---
title: "Az acél felületi edzésének módszerei | Steel Equivalents"
description: "Hasonlítsa össze az acél betétedzési módszereit kémiai összetétel, mikroszerkezet, edzett réteg mélysége, feszültség és ISO szerinti ellenőrzés alapján."
canonical: https://steelequivalents.com/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei
language: hu
robots: index, follow
og_type: article
type: wiki-article
language_alternates:
  en: https://steelequivalents.com/wiki/heat-treatment/case-hardening-methods-for-steel.md
  cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/tepelné-zpracování/metody-chemicko-tepelného-zušlechťování-oceli.md
  de: https://steelequivalents.com/de/wiki/wärmebehandlung/verfahren-zur-einsatzhärtung-von-stahl.md
  es: https://steelequivalents.com/es/wiki/tratamiento-térmico/métodos-de-endurecimiento-superficial-del-acero.md
  fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/traitement-thermique/méthodes-de-durcissement-superficiel-de-l-acier.md
  hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei.md
  it: https://steelequivalents.com/it/wiki/trattamento-termico/metodi-di-cementazione-dell-acciaio.md
  nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/warmtebehandeling/methoden-voor-oppervlakteharding-van-staal.md
  pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/obróbka-cieplna/metody-nawęglania-stali.md
  pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/tratamento-térmico/métodos-de-endurecimento-superficial-do-aço.md
  ru: https://steelequivalents.com/ru/вики/термическая-обработка/методы-поверхностного-упрочнения-стали.md
  tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/ısıl-işlem/çelik-için-yüzey-sertleştirme-yöntemleri.md
  zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/热处理/钢的表面硬化方法.md
  ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/熱処理/鋼の表面硬化法.md
  ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/المعالجة-الحرارية/طرق-التقسية-السطحية-للفولاذ.md
  ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/열처리/강철의-표면-경화-방법.md
  pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/tratamento-térmico/métodos-de-endurecimento-superficial-para-aço.md
  hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/ऊष्मा-उपचार/इस्पात-के-सतह-कठोरीकरण-की-विधियाँ.md
content_hash: sha256:51d6297ce2bc733d12acbc649baf981eb1a68b67fde3a851677be4d968ebd807
generated: 2026-09-26
---

> **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page,
> served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML.
> Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei
> Canonical URL: https://steelequivalents.com/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei
> Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi
> Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything
> below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. Compare it to detect a real
> content change; `generated` moves on every render and is not a change signal.

![Az acél felületi edzésének módszerei](/images/uploads/8d25357b-b8d9-476e-b990-401a44de17da/wiki-hero-a-cutaway-steel-gear-showing-a-hard-surface-case-a-gradual-hardness-gradient-and-1920x823.jpg)

Hőkezelés

# Az acél felületi edzésének módszerei

Hasonlítsa össze az acél betétedzési módszereit kémiai összetétel, mikroszerkezet, edzett réteg mélysége, feszültség és ISO szerinti ellenőrzés alapján.

![Anders Bergström acélipari tudósító portréja](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg)

 **[Anders Bergström](/hu/hirek/szerzo/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Hőkezelés 60+ perces olvasás Frissítve 2026. aug. 16. Bizonyítékalapú felülvizsgálat

  Ezen az oldalonEzen az oldalon

- [Mit jelent a kéregedzés az acélmetallurgiában?](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#mit-jelent-a-kéregedzés-az-acélmetallurgiában "Mit jelent a kéregedzés az acélmetallurgiában?")
- [Hogyan változtatja meg a szén, a nitrogén és a hőmérséklet a felületet?](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#hogyan-változtatja-meg-a-szén-a-nitrogén-és-a-hőmérséklet-a-felületet "Hogyan változtatja meg a szén, a nitrogén és a hőmérséklet a felületet?")
- [Cementálás: szénnel dúsított kéreg, majd edzés](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#cementálás-szénnel-dúsított-kéreg-majd-edzés "Cementálás: szénnel dúsított kéreg, majd edzés")
- [Karbonitridálás: szén és nitrogén az ausztenitben](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#karbonitridálás-szén-és-nitrogén-az-ausztenitben "Karbonitridálás: szén és nitrogén az ausztenitben")
- [Nitridálás: nitrogéndiffúzió hagyományos cementálás nélkül](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#nitridálás-nitrogéndiffúzió-hagyományos-cementálás-nélkül "Nitridálás: nitrogéndiffúzió hagyományos cementálás nélkül")
- [Ferrites nitrokarbonizálás és nitrokarbonizált rétegek](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#ferrites-nitrokarbonizálás-és-nitrokarbonizált-rétegek "Ferrites nitrokarbonizálás és nitrokarbonizált rétegek")
- [Egyéb kéregedzési módszerek: cianidálás, boridálás és krómosítás](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#egyéb-kéregedzési-módszerek-cianidálás-boridálás-és-krómosítás "Egyéb kéregedzési módszerek: cianidálás, boridálás és krómosítás")
- [Helyi termikus edzés: láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzés](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#helyi-termikus-edzés-láng-indukciós-elektronsugaras-és-lézeres-edzés "Helyi termikus edzés: láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzés")
- [Az acél kiválasztása és a kéreg, valamint a mag közötti kapcsolat](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#az-acél-kiválasztása-és-a-kéreg-valamint-a-mag-közötti-kapcsolat "Az acél kiválasztása és a kéreg, valamint a mag közötti kapcsolat")
- [Kéregmélység, keménységprofilok és az ISO szerinti ellenőrzés](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#kéregmélység-keménységprofilok-és-az-iso-szerinti-ellenőrzés "Kéregmélység, keménységprofilok és az ISO szerinti ellenőrzés")
- [Metallográfia: az edzett kéreg értelmezése](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#metallográfia-az-edzett-kéreg-értelmezése "Metallográfia: az edzett kéreg értelmezése")
- [Kéregedzett acélok tribológiája és tribokorróziója](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#kéregedzett-acélok-tribológiája-és-tribokorróziója "Kéregedzett acélok tribológiája és tribokorróziója")
- [Alakváltozás, maradó feszültség és folyamatirányítás](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#alakváltozás-maradó-feszültség-és-folyamatirányítás "Alakváltozás, maradó feszültség és folyamatirányítás")
- [Hogyan kell meghatározni a kéregedzési kezelést?](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#hogyan-kell-meghatározni-a-kéregedzési-kezelést "Hogyan kell meghatározni a kéregedzési kezelést?")
- [A kéregkeményítési eljárások összehasonlító döntési keretrendszere](/hu/wiki/h%C5%91kezel%C3%A9s/az-ac%C3%A9l-fel%C3%BCleti-edz%C3%A9s%C3%A9nek-m%C3%B3dszerei#a-kéregkeményítési-eljárások-összehasonlító-döntési-keretrendszere "A kéregkeményítési eljárások összehasonlító döntési keretrendszere")

## Mit jelent a kéregedzés az acélmetallurgiában?

A kéregedzés nem egyetlen kemenceciklust, ötvözetminőséget vagy mikroszerkezetet jelent. Az ASM International meghatározása szerint ez egy vastartalmú anyag olyan kezelése, „amelynek eredményeként a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a magnál”. Ez a meghatározás szándékosan tág. Az eredményt írja le — a felület és a belső rész közötti keménységkülönbséget —, nem pedig az előállítás konkrét módszerét.

A megkülönböztetés azért fontos, mert az acélalkatrészeknek gyakran két látszólag ellentétes tulajdonságra van szükségük. Működő felületüknek ellen kell állniuk a benyomódásnak, a tapadó kopásnak, a koptató kopásnak és az érintkezési kifáradásnak, miközben a belső résznek el kell nyelnie az ütési energiát, és törés nélkül el kell viselnie a hajlítást. A kemény felület és a szívósabb mag együtt hatékonyabban teljesítheti mindkét követelményt, mint az egyenletesen átedzett keresztmetszet. A fogaskerekek, bütykök, tengelyek, csapok és csapágyalkatrészek gyakran ezen funkciók szétválasztására épülnek.

A kéregkeményítési eljárások kémiájukban, fázisátalakulásukban és ellenőrzésükben különböznek.
| Eljáráscsalád | Felületi kémia | Fő keményített szerkezet | Jellemző ellenőrzési hangsúly |
|---|---|---|---|
| Cementálás | Szén hozzáadása | Nagy széntartalmú martenzites kéreg | Hatásos kéregmélység és metallográfia |
| Karbonitridálás | Szén és nitrogén hozzáadása | Martenzites kéreg | Keménységi profil és visszamaradt ausztenit |
| Nitridálás | Nitrogén hozzáadása | Diffúziós zóna és ötvözeti nitridek | Vegyületiréteg és a diffúziós zóna mélysége |
| Indukciós edzés | Nincs számottevő összetételváltozás | Helyi martenzit | A keményített réteg vastagsága és az átmeneti zóna |

A választott eljárás határozza meg, hogyan jön létre a keménységkülönbség. Egyes kezelések diffúzió révén megváltoztatják a felület kémiai összetételét. Mások megtartják az eredeti összetételt, és csak a felület közeli tartományt alakítják át gyors, lokális hevítéssel és hűtéssel. Az így létrejövő kéregmélység, fázisok, maradó feszültség, alakváltozás és ellenőrzési módszer jelentősen eltérhet.

![Az acél felületi edzésének módszerei](/images/uploads/137170a4-ed45-42f3-bc79-d769e9b24634/wiki-inline-a-cross-sectional-steel-specimen-comparing-carburized-nitrided-nitrocarburized-a-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/137170a4-ed45-42f3-bc79-d769e9b24634/wiki-inline-a-cross-sectional-steel-specimen-comparing-carburized-nitrided-nitrocarburized-a-2027x2560.avif "Kép nagyítása — Az acél felületi edzésének módszerei")Different treatments create different layer structures and hardness gradients.

### Kéreg, mag és keménységi gradiens

A **kéreg** a kezelt felületi tartomány, amelynek keménysége és mikroszerkezete eltér a belső részétől. A **mag** az e tartomány alatt elhelyezkedő anyag. A „mag” nem feltétlenül jelent lágy vagy edzetlen részt: egy kis széntartalmú cementáló acél edzés után viszonylag szívós, kis széntartalmú martenzites vagy megeresztett martenzites belső szerkezetet tarthat meg, míg egy nitridált ötvözött acél hőkezelt magja már a nitridálás előtt is szilárd lehet.

Keménységi gradiens **Keménységi gradiens** A keménység fokozatos változása a kezelt felülettől az érintetlen mag felé, nem pedig éles határvonal.

A felület és a mag között rendszerint **keménységi gradiens** alakul ki, nem pedig éles határvonal. Egy cementált alkatrész felületén nagy lehet a széntartalom, kívül martenzit, visszamaradt ausztenit és karbidok lehetnek jelen, miközben a keménység csökken, ahogy a szénkoncentráció az eredeti összetétel felé mérséklődik. Egy nitridált alkatrész vékony, vasnitrid-komponensekből álló vegyület-réteget tartalmazhat a nitrogéndiffúziós zóna felett, amelyet az érintetlen mag követ. Egy indukciósan edzett alkatrész felületén martenzit, az alatt részlegesen átalakult átmeneti tartomány, még mélyebben pedig az eredeti megeresztett szerkezet jelenhet meg.

#### Mérési megjegyzés

Mindig azonosítani kell, hogy a közölt érték hatásos kéregmélység, teljes kéregmélység, vegyületiréteg-vastagság, diffúziós zónamélység vagy más meghatározott mennyiség-e.

Ezért a „kéregmélységet” mindig meghatározott mérési szabályhoz kell kötni. A **hatásos kéregmélység** rendszerint a felülettől egy meghatározott keménységhatárig mért távolság, amelyet meghatározott keménységi profilon mérnek. Cementált és edzett acél esetében az ISO 2639:2002 módszert ad a kéregmélység meghatározására és ellenőrzésére; alkalmazhatósága arra a feltételre épül, hogy a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb legyen, mint 450 HV 1. A keménységi skála, a vizsgálati terhelés, a felület-előkészítés, a mérés iránya és helye mind befolyásolja a megadott értéket.

A **teljes kéregmélység** ettől eltérő mennyiség. A kémiailag vagy szerkezetileg módosult réteg teljes vastagságára utal, amely túlnyúlhat a hatásos keménységi mélység meghatározásához használt ponton. A metallográfiai vizsgálat, a mikrokeménységi mérési sorozat, a kémiai elemzés vagy a fázisazonosítás ezért ugyanazon alkatrészre eltérő „mélységeket” adhat. Az a specifikáció, amely csupán „kéregmélységet” ír elő, hiányos, ha nem határozza meg a fogalmat és a vizsgálati módszert.

Az ISO 18203:2026 a láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzéssel, valamint a karbonitridálással, cementálással és nitridálással előállított felületkeményített rétegek vastagságmérésével foglalkozik. Ez megerősít egy alapvető szempontot: a rétegvastagság mért jellemző, nem pedig az elsötétedett felület vizuális leírása.

### Miért nem elegendő önmagában a felületi keménység?

A felületi keménység hasznos adat, de önmagában nem képes előre jelezni az üzemi viselkedést. Egy vékony réteg nagy Vickers-értéket mutathat, mégis tönkremehet ismételt Hertz-féle érintkezés hatására, ha az alátámasztó anyag túl lágy. Ezzel szemben egy kisebb mért keménység is megfelelő teljesítményt eredményezhet, ha a réteg kellően mély, a mag megfelelően alátámasztja, és a maradó feszültségi állapot kedvező.

Relatív keménység

A kéregkeményítési profil rendszerint a keményebb felülettől a lágyabb vagy eltérően keményített mag felé csökken.

A keménységi profilt a mag szakítószilárdságával, szívósságával és korábbi hőkezelésével együtt kell értékelni. A felületi mikroszerkezet szintén fontos. A cementált és karbonitridált acélokban ausztenitesítés és edzés után rendszerint martenzit alakul ki, azonban a túlzott mennyiségű visszamaradt ausztenit, a durva karbidok, az oxidáció vagy a szemcsehatár-oxidáció módosíthatja a méretstabilitást és a kifáradási tulajdonságokat. A nitridált és nitrokarbonizált acélok vegyület-réteget és diffúziós zónát tartalmazhatnak; ezek vastagsága, porozitása, fázisegyensúlya és nitrogéneloszlása befolyásolja a súrlódást, a kopást és a korróziót. Ezek a jellemzők egyetlen keménységértékből nem állapíthatók meg.

A nyomó jellegű felületi maradó feszültség javíthatja bizonyos kifáradási repedésekkel szembeni ellenállást. Limited evidence

A maradó feszültség külön specifikációs jellemző. Az edzés a nem egyenletes átalakulás és hőtágulás-összehúzódás révén húzó- vagy nyomófeszültségeket hozhat létre. A diffúziós kezelések szintén feszültségeket kelthetnek, mivel a beépülő atomok megváltoztatják a rácsméreteket, továbbá a vegyület-rétegek és a diffúziós zónák eltérő sebességgel alakulnak ki. A felület közelében fellépő nyomó maradó feszültség javíthatja a repedéskezdeményezéssel szembeni ellenállást, de a túlzott feszültség, az alakváltozás vagy a nem megfelelő alátámasztás más meghibásodásokat okozhat. A feszültség előjelét és nagyságát validált eljárással kell mérni vagy szabályozni, nem pedig a kezelés nevéből feltételezni.

Az alakváltozás szintén önálló ellenőrzési tervet igényel. A hőmérséklet, a keresztmetszet-vastagság, a geometria, az edzés intenzitása, a rögzítő készülék kialakítása, az ötvözet összetétele és a kezelés utáni megeresztés mind befolyásolja a méretváltozást. Két olyan alkatrésznek, amelynek azonos a hatásos kéregmélysége és felületi keménysége, eltérő lehet a radiális ütése, fogprofilhibája vagy furatnövekedése. Az ellenőrzés ezért keménységi mérési sorozatokat, metallográfiai metszeteket, méretvizsgálatot, a visszamaradt ausztenit mennyiségének mérését és a maradó feszültség elemzését is igényelheti.

### Termokémiai és termikus felületkeményítés

A termokémiai kéregedzés szén, nitrogén vagy mindkettő bejuttatásával megváltoztatja a felület összetételét. Az U.S. National Bureau of Standards egyik kézikönyve ebbe az alapvető osztályozásba sorolja a cementálást, a nitridálást és a karbonitridálást. **Cementáláskor** a szén bediffundál a kis széntartalmú acélba, és nagyobb széntartalmú felületet hoz létre a kisebb széntartalmú belső rész felett. Az alkatrészt ezt követően általában ausztenitesítik és edzik, hogy a feldúsult felületen kemény martenzit alakuljon ki. **Karbonitridáláskor** szén és nitrogén kerül az ausztenitbe, és rendszerint martenzites, edzett kéreg jön létre.

A **nitridálás** eltérő metallurgiai úton megy végbe. A nitrogén bediffundál a megfelelő acélba, és ötvözeti nitrideket, valamint vasnitridet képez, általában a cementálásra jellemző ausztenitesítés–edzés ciklus nélkül. A **nitrokarbonizálás** a kritikus hőmérséklet alatt, ferrites állapotban juttat szenet és nitrogént az anyagba, ezáltal vegyület-réteg és az alatta elhelyezkedő diffúziós zóna keletkezik. Ezért meg kell különböztetni a karbonitridálástól, a hasonló elnevezés ellenére. A ferrites nitrokarbonizálás ugyanezen az alapelven alapul.

További termokémiai eljárás a cianidálás, a boridálás és a kromizálás. A bediffundáló elemek és a reakciótermékek különböznek, ezért keménységi profiljuk, rétegvastagságuk, hőmérsékleti korlátaik, alakváltozási kockázatuk, valamint korróziós és kopási viselkedésük nem cserélhető fel minden további nélkül. Tribológiai vizsgálatok a boridálást, a kromizálást, a cementálást, a nitridálást, a nitrokarbonizálást és a karbonitridálást a kopás, a súrlódás és a tribokorrózió változásaival hozzák összefüggésbe, azonban e változások iránya és mértéke az acélminőségtől, az ellenfelülettől, a terheléstől, a környezettől és a réteg szerkezetétől függ.

A termikus felületkeményítés nem juttat keményítő elemet a felületbe. A láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzés során a meglévő acélösszetételt lokálisan az átalakulási hőmérséklet fölé hevítik, majd gyors önedzéssel vagy szabályozott hűtéssel martenzitet hoznak létre. Az ISO 18203:2026 ezeket az eljárásokat több termokémiai kezeléssel együtt tárgyalja. Kérgük tehát átalakult zóna, nem pedig diffúzióval feldúsított réteg, bár itt is kialakul keménységi gradiens és átmeneti tartomány.

A gyakorlati választás ezért metallurgiai döntés, nem pusztán elnevezés kérdése. A szükséges érintkezési ellenállásnak, a mag szívósságának, a megengedett alakváltozásnak, a kívánt profilnak, a maradó feszültségi állapotnak és az ellenőrzési módszernek összhangban kell állnia az eljárással. A cementálás, a nitridálás, a karbonitridálás, a nitrokarbonizálás és a lokális termikus edzés egyaránt előállíthat „kéregedzett” acélt, de nem ugyanazt a kérget hozzák létre.

## Hogyan változtatja meg a szén, a nitrogén és a hőmérséklet a felületet?

Az ASM International a kéregkeményítést olyan vasalapú anyag kezelésének tekinti, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik, mint a mag. Ez a meghatározás eredményt ír le, nem pedig egyetlen eljárást. Egy cementált fogaskerék, egy nitridált tengely, egy karbonitridált csap és egy indukciósan edzett sín egyaránt keményebb felülettel rendelkezhet, kémiai összetételük, fázisaik, mélységi profiljaik, feszültségi állapotaik és tönkremeneteli módjaik azonban eltérnek.

#### Kezelési mechanizmusok

Cementálás

A szén az ausztenitesítés és edzés előtt bediffundál az alacsony széntartalmú acélba.

Nitridálás

A nitrogén megfelelő acélba diffundál, rendszerint a kritikus hőmérséklet alatt.

Karbonitridálás

A szén és a nitrogén az edzés előtt bejut az ausztenitbe.

Nitrokarbonizálás

A szén és a nitrogén a kritikus hőmérséklet alatt a ferritbe diffundál.

Termikus keményítés

A meglévő acélösszetételt helyileg ausztenitesítik, majd martenzitté alakítják.

A termokémiai kezelések szenet, nitrogént vagy mindkettőt juttatnak az acél felületébe. A cementálás szenet, a nitridálás nitrogént, a karbonitridálás és a nitrokarburálás pedig eltérő fázis- és hőmérsékleti feltételek mellett szenet és nitrogént juttat az anyagba. Az ISO 18203:2026 szabvány által tárgyalt termikus módszerek — köztük a láng-, indukciós, elektronnyalábos és lézeres edzés — jelentős új intersticiális atomkoncentráció bevitele helyett hevítéssel és a felület átalakításával módosítják a meglévő összetételt.

![Az acél felületi edzésének módszerei](/images/uploads/47d34adb-89ba-43c5-b186-b75221d1fb8f/wiki-inline-carbon-and-nitrogen-atoms-diffusing-from-the-surface-into-a-steel-cross-section-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/47d34adb-89ba-43c5-b186-b75221d1fb8f/wiki-inline-carbon-and-nitrogen-atoms-diffusing-from-the-surface-into-a-steel-cross-section-1920x1094.avif "Kép nagyítása — Az acél felületi edzésének módszerei")Diffusion creates a gradual change in composition from the surface toward the core.

### Diffúzió és koncentrációgradiensek

A szén és a nitrogén a felületen keresztül jut be az acélba, majd a koncentrációgradiensek mentén mozog. Az atomok a vasatomok közötti intersticiális helyeket foglalják el, mozgásuk sebessége pedig nagymértékben függ a hőmérséklettől, a kristályszerkezettől, az időtől, az ötvözet összetételétől és a felületen fennálló kémiai potenciáltól. Egyszerűsített formában a Fick-törvények írják le az anyagáramot és a változó koncentrációprofilt: a meredek felület–mag koncentrációgradiens kezdetben gyors behatolást eredményez, miközben a gradiens a kéreg kialakulásával fokozatosan csökken.

A kezelőatmoszféra határozza meg a felületi feltételeket. Cementáláskor a kemenceatmoszféra szénaktivitása nagy széntartalmú ausztenites felületet hoz létre az alacsonyabb széntartalmú belső rész felett. A felület nem vesz fel azonnal egyenletes összetételt. Ehelyett a szénkoncentráció általában a külső felülettől való távolsággal csökken, és ennek a profilnak az alakja a hőmérséklettől, a szénpotenciáltól, a behatási időtől, valamint a gáz–fém határfelületen lejátszódó reakcióktól függ. A mag széntartalma közel az eredeti értéken marad, kivéve, ha a kezelés rendkívül hosszú, vagy az alkatrész keresztmetszete kicsi.

A karbonitridálás során az ausztenites állapotú acél egyszerre vesz fel szenet és nitrogént. A nitrogén befolyásolhatja a szénátadást, az edzhetőséget, a visszamaradt ausztenit mennyiségét, valamint az ötvözeti nitridek kiválását. Mivel a nitrogén gyakran a külső felület közelében koncentrálódik, profilja meredekebb lehet a szén profiljánál. Az eredmény tehát nem egyszerűen „karbonitridált acél extra nitrogénnel”.

A nitridálás és a ferrites nitrokarburálás eltérő módon zajlik. Ezeket rendszerint a kritikus hőmérséklet alatt végzik, ahol a mátrix ferrites marad. A szén és a nitrogén a ferriten keresztül diffundál, a ferrit azonban sokkal kisebb szénoldhatósággal rendelkezik, mint az ausztenit. A nitrogén ezért könnyen reagál a vassal és az ötvözőelemekkel, nitrideket vagy karbonitrideket képezve, miközben a felületen vékony vegyületiréteg alakulhat ki. Ez alatt egy diffúziós zóna található, amely oldott nitrogént, kiválásokat vagy mindkettőt tartalmaz. Ennek a zónának a mélysége és tulajdonságai nem vezethetők le egy cementált kéreg mélységéből.

A diffúzió azt is megmagyarázza, hogy az éles határfelületek miért szokatlanok. A metallográfiai csiszolatokon általában a keménység és az összetétel fokozatos változása látható, nem pedig egy olyan sík, amely a „kérget” elválasztja a „magtól”. A kéregmélység ezért egy tulajdonságküszöbön alapuló, meghatározott mérési érték. Az ISO 2639:2002 a cementált és edzett kérgekre vonatkozik, és olyan keménységi feltételt alkalmaz, amely szerint a kéregmélység háromszorosánál a keménység 450 HV 1 értéknél kisebb. Az ISO 18203:2026 többek között a termikus edzéssel, karbonitridálással, cementálással és nitridálással létrehozott rétegek vastagságmérésével foglalkozik. A mérési módszert a kezeléshez és a specifikált tulajdonsághoz kell igazítani.

![Az acél felületi edzésének módszerei](/images/uploads/202cb75c-084d-413f-9c09-14887a01398c/wiki-inline-a-phase-transformation-schematic-showing-austenite-ferrite-martensite-and-an-iro-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/202cb75c-084d-413f-9c09-14887a01398c/wiki-inline-a-phase-transformation-schematic-showing-austenite-ferrite-martensite-and-an-iro-1920x1288.avif "Kép nagyítása — Az acél felületi edzésének módszerei")Austenitic treatments usually form martensite after quenching; nitriding modifies ferrite below the critical temperature.

### Ausztenit, ferrit, martenzit és vegyületi rétegek

A fázisállapot határozza meg, hogy a kezelés diffúzióalapú, átalakulásalapú vagy mindkettő.
| Szerkezet vagy fázis | Szerepe a kéregkeményítésben | Kapcsolódó eljárások |
|---|---|---|
| Ausztenit | Feloldja a szenet, és támogatja a dúsulást az edzés előtt | Cementálás és karbonitridálás |
| Ferrit | Mátrix a kritikus hőmérséklet alatti diffúzióhoz | Nitridálás és nitrokarbonizálás |
| Martenzit | Gyors lehűlés után kialakuló kemény átalakulási termék | Cementálás, karbonitridálás és termikus keményítés |
| Vegyületiréteg | Vas-nitrideket vagy -karbonitrideket tartalmazó reakciós réteg | Nitridálás és nitrokarbonizálás |

Az ausztenit a vas lapközepes köbös formája, amely a vonatkozó kritikus hőmérséklet felett stabil. Lényegesen több szenet képes oldani, mint a ferrit, a kisebb hőmérsékleten stabil, térközepes köbös forma. Ez a különbség határozza meg a karbonitridálás és a nitrokarburálás közötti alapvető eltérést.

Cementálás vagy karbonitridálás során az acélt az ausztenittartományba hevítik. A szén, illetve a szén és a nitrogén ebbe a fázisba diffundál, így a felület kémiailag eltérővé válik a magtól. Lehűléskor az ausztenit a lehűlési sebességtől és az edzhetőségtől függően perlitté, bainittá vagy martenzitté alakulhat. Az ipari kéregkeményítés során általában edzést alkalmaznak, hogy a feldúsult felület nagyrészt martenzitté alakuljon. A martenzit túltelített, torzult térközepes tetragonális szerkezet; keménysége a bezárt szénből, a rácsfeszültségből és az átalakulási hibák nagy sűrűségéből ered.

Az edzés során a mag is átalakulhat, de kisebb széntartalma rendszerint kisebb martenzitkeménységet és nagyobb szívósságot eredményez. Az olyan ötvözőelemek, mint a króm, a nikkel, a molibdén és a mangán, módosítják az átalakulás kinetikáját, valamint a szükséges lehűlési sebességet. Az alacsony széntartalmú mag ezért szívós maradhat, miközben a nagy széntartalmú felület megkeményedik, feltéve, hogy a hőciklust és a keresztmetszet méretét megfelelően szabályozzák.

A nitrokarburálás nem kis dózisú karbonitridálási ciklus. A kritikus hőmérséklet alatt, ferrites állapotban zajlik, ezért nincs szándékos ausztenitesítési lépés, és rendszerint nem alakul ki edzéssel létrehozott martenzites kéreg. A felület nitrogéntartalmú diffúziós zóna felett elhelyezkedő, vas-nitridből álló vegyületi réteget tartalmazhat; ezt gyakran fehér rétegnek nevezik. A pontos fázisok a hőmérséklettől, a gáz vagy só kémiai összetételétől, a szén- és nitrogénpotenciáltól, valamint az acél összetételétől függenek. Az ötvözeti nitridek a diffúziós zónában is kialakulhatnak, növelve a keménységet anélkül, hogy létrejönne a karbonitridálás után található martenzites szerkezet.

A nitridálás hasonlóképpen vegyületi réteget és diffúziós zónát hozhat létre, míg a boridálás vas- vagy ötvözeti boridokat képezhet, a krómozás pedig krómban gazdag fázisokkal módosíthatja a felületet. Ezek a rétegek vastagságukban, ridegségükben, tapadásukban, keménységi gradiensükben és a kontaktterhelésre adott válaszukban különböznek egymástól. Egyetlen keménységi érték nem alkalmas azonosításukra.

A termikus edzés másfajta szerkezetet hoz létre. Indukciós, láng-, lézeres vagy elektronnyalábos hevítéskor csak a kiválasztott felületet melegítik ausztenitté, miközben az alatta lévő acél hűvösebb marad. A gyors önedzés vagy a kívülről alkalmazott hűtés ezután a ausztenitesített tartományt martenzitté alakítja. Nincs szükség széndiffúzióra, ezért a keményített mélységet elsősorban a hevítési minta, a hővezető képesség, a frekvencia- vagy nyalábparaméterek, a hőntartási idő és a hűtési feltételek határozzák meg.

### Edzés, megeresztés és átalakulási feszültségek

Az edzés a diffúzió által szabályozott magas hőmérsékletű állapotot nem egyensúlyi szerkezetben rögzíti. Cementált és karbonitridált acélban a felület nagy széntartalmú martenzitet, a mag kisebb széntartalmú martenzitet, továbbá visszamaradt ausztenitet tartalmazhat, ha a széntartalom a martenzitképződés kezdő- és befejező hőmérsékletét lecsökkenti. Az ötvözettől és a folyamat szabályozásától függően karbidok is visszamaradhatnak vagy kiválhatnak. A visszamaradt ausztenit az üzemelés vagy a köszörülés során később átalakulhat, méretváltozást okozva.

A lehűlés mechanikailag nem semleges folyamat. A felület a melegebb belső rész előtt hűl le és húzódik össze, ami termikus feszültségeket hoz létre. Az átalakulás további alakváltozást okoz, mivel az ausztenit martenzitté alakulás közben kitágul. A végső maradófeszültség-eloszlást a keresztmetszeten belüli hőmérséklet-idő lefutás, a szén- és nitrogéngradiensek, a martenzit hányada, a geometria és az edzés intenzitása határozza meg. A felületi nyomófeszültség elősegítheti bizonyos kifáradási repedésekkel szembeni ellenállást, a túlzott alakváltozás, az edzési repedés vagy egy kritikus helyen kialakuló húzófeszültség azonban semmissé teheti a kívánt kezelés előnyeit.

A megeresztés során az edzett acélt az ausztenittartomány alatt újrahevítik. Ez csökkenti a ridegséget, részben megszünteti az edzési feszültséget, és lehetővé teszi, hogy a szén távozzon a túltelített martenzitből. Az így létrejövő megeresztett martenzit kevésbé kemény, mint a megeresztetlen martenzit, rendszerint azonban stabilabb és jobban ellenáll a károsodásnak. A megeresztés a visszamaradt ausztenitet is módosíthatja, valamint karbidokat választhat ki. A nitridált és ferritesen nitrokarburált alkatrészek esetében más szempontokat kell alkalmazni: diffúziós zónáik és vegyületi rétegeik nem edzéssel jönnek létre, a kezelés utáni túlzott hevítés pedig durvíthatja a kiválásokat, megváltoztathatja a réteg kémiai összetételét vagy csökkentheti a keménységet.

A kész kéreg tehát a kémia, a diffúzió, a fázisstabilitás, a hevítés, a lehűlés és a feszültségfejlődés együttes eredménye. Az ellenőrzésnek ezért a felületi keménységnél többről kell beszámolnia: a mért kéregmélység, a keménységi profil, a mikroszerkezet, az adott esetben a vegyületi réteg vastagsága, a visszamaradt ausztenit, az alakváltozás és a maradófeszültség egyaránt meghatározhatja, hogy a kezelés megfelel-e az üzemi követelménynek.

## Cementálás: szénnel dúsított kéreg, majd edzés

### A cementálás alapelve

A cementálás termokémiai kezelés, amelynek során a szén behatol az alacsony széntartalmú acél felületébe, miközben az acélt olyan hőmérsékleten tartják, amelyen ausztenit képződhet. A kezelés nagy széntartalmú felületet hoz létre alacsonyabb széntartalmú belső réteg felett; ezért nem egyszerűen hevítési művelet, és önmagában nem jelenti a teljes edzési ciklust. A dúsított réteget ezt követően rendszerint ausztenitesítik és lehűtik, hogy széntartalma martenzitet hozhasson létre.

Az ASM International meghatározása szerint a kéregedzés vastartalmú anyag olyan kezelése, amelynek eredményeként a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a maghoz képest. A cementálás ezt a különbséget a felületi összetétel átalakításával hozza létre az átalakulás előtt. A kemence atmoszférájának, a sófürdőnek vagy a széntartalmú közegnek a szénpotenciálját az acélfelületen fennálló szénaktivitás fölött tartják. A szén ezután feloldódik a felületen, majd befelé diffundál. Koncentrációja a felülettől való távolsággal csökken, így a széntartalom nem éles határvonalat, hanem szénkoncentráció-gradienst hoz létre.

A gradiensnek jelentősége van. A felület közelében a széntartalom elegendően magas lehet ahhoz, hogy lehűtés után nagy széntartalmú martenzit képződjön. A belsőbb régiókban az eredeti, alacsony széntartalmú összetétel nagyrészt változatlan marad, jóllehet ugyanazon a hőcikluson megy keresztül. Az így létrejövő alkatrész kemény, kopásálló felületet egyesíthet szívósabb, a károsodással szemben ellenállóbb maggal. Ez magyarázza, miért alkalmazzák a cementálást olyan alkatrészeknél, mint a fogaskerekek, bordástengelyek, görgők, perselyek és más, érintkezési igénybevételnek kitett elemek. Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden cementált alkatrész azonos kopási, kifáradási, súrlódási vagy korróziós tulajdonságokkal rendelkezik.

Az AISI 8620, az AISI 4320 és az AISI 9310 a cementálási gyakorlatban alkalmazott, alacsony széntartalmú ötvözött acélok ismert példái, de önmagában az anyagjelölés nem határozza meg a kéregmélységet, a keménységprofilt vagy a vetemedés mértékét. Az acél ötvözőtartalma befolyásolja az edzhetőséget, a karbidok stabilitását, az átalakulási hőmérsékleteket, a megeresztési viselkedést és a méretváltozást. A nikkel, a króm és a molibdén elősegítheti a mag átedződését lehűtéskor, míg a túlzott felületi széntartalom vagy a nem megfelelő ötvözési egyensúly növelheti a visszamaradt ausztenit és a karbidok képződését.

A cementálási útvonalak különböző módszereket alkalmaznak a szén bevitelére és szabályozására.
| Cementálási útvonal | Folyamatjellemző | Szabályozási szempont |
|---|---|---|
| Gázcementálás | Szabályozott, széntartalmú kemenceatmoszféra | Szénpotenciál, gázáramlás és a kemence egyenletessége |
| Vákuumcementálás | Szénhidrogén befecskendezése csökkentett nyomáson | Befecskendezési ciklus és az edzés kiválasztása |
| Szilárd közegben végzett cementálás | Széntartalmú vegyület veszi körül az alkatrészt | Kevésbé közvetlen atmoszféraszabályozás |

A cementáló közegek közé a gáz-, vákuum- és szilárd közegben végzett eljárások tartoznak. A gázcementálás során rendszerint szén-monoxidot, szén-dioxidot, hidrogént, metánt és egyéb szénhidrogén-termékeket tartalmazó atmoszférát szabályoznak. A vákuumcementálás kis nyomású szénhidrogén-befecskendezést alkalmaz, amelyet a berendezéstől és az alkatrésztől függően gáz- vagy olajhűtés követ. A szilárd közegben végzett cementálás során az alkatrészt széntartalmú vegyület veszi körül; történetileg ez gyakran aktivátorral kevert faszén volt, bár a folyamat szabályozása kevésbé közvetlen, mint ellenőrzött kemenceatmoszféra esetén.

A hőmérséklet és az idő határozza meg a szénprofilt. A magasabb hőmérséklet általában felgyorsítja a diffúziót, ugyanakkor fokozza a szemcsenövekedést és növelheti a vetemedést. A hosszabb hőntartás csak fokozatosan növeli a kéregmélységet, mivel egyszerűsített feltételek mellett a diffúziós távolság hozzávetőlegesen az idő négyzetgyökével arányos. A tényleges profil a szénpotenciáltól, az ötvözőelemektől, a kemence hőmérséklet-egyenletességétől, a felület állapotától, valamint a sarkoknál, furatoknál és maszkolt területeknél fennálló határfeltételektől függ. A megadott „kéregmélység” ezért csak akkor értelmezhető, ha meghatározzák annak definícióját és mérési módszerét.

### Ausztenitesítés, lehűtés és megeresztés

Miután a szén behatolt a felületbe, az acélnak rendszerint edzési cikluson kell átmennie. Közvetlen edzés esetén a cementálást ausztenitesítési hőmérsékleten végzik, és az alkatrészt közvetlenül erről a hőmérsékletről hűtik le. Kettős edzés vagy újraausztenitesítés esetén az alkatrészt cementálás után lehűtik, majd újra felhevítik, esetenként először a mag finomszemcsés szerkezetének kialakítása, majd a kéreg edzése céljából. Az alkalmazott ciklus az acélminőségtől, a keresztmetszet méretétől, a kívánt magtulajdonságoktól, a szemcseméret szabályozásától és a megengedett vetemedéstől függ.

Az ausztenit feloldja a szenet, és lehetővé teszi, hogy a dúsított felület lehűlés közben eltérően viselkedjen az alacsony széntartalmú maghoz képest. Ha a hűtés kellően intenzív, és a hőmérséklet-idő lefutás elkerüli a túlzott mennyiségű átalakulási termék képződését, akkor a kéreg főként martenzitté alakul. A magban szintén képződhet martenzit, de alacsonyabb széntartalma kisebb edzés utáni keménységet és általában nagyobb szívósságot eredményez. Az ötvözöttségből adódó edzhetőség határozza meg, hogy ez az átalakulás milyen mélységig megy végbe. Vastag keresztmetszet vagy nem megfelelő hűtés esetén bainit, ferrit vagy perlit maradhat azokban a régiókban, amelyeknek a terhelést kellene viselniük.

#### Edzési óvatosság

A túl szigorú edzés csökkentheti a nem kívánt lágy átalakulási termékek mennyiségét, ugyanakkor növelheti a repedés és a méretváltozás kockázatát. Az edzés intenzitását az acélhoz, a keresztmetszethez, a geometriához és az alakváltozási határértékhez kell igazítani.

A hűtési intenzitást szabályozni kell, nem pedig a lehető legnagyobbra növelni. Az olaj, a polimeroldat, a túlnyomásos gáz és az egyéb hűtőközegek eltérő sebességgel vonják el a hőt, és a keverés megváltoztatja a helyi hűtési feltételeket. A nagyon intenzív hűtés csökkentheti a nem kívánt lágy átalakulási termékek mennyiségét, ugyanakkor növelheti a hő- és átalakulási feszültségeket, ezáltal fokozva a repedés és a méretváltozás veszélyét. A megszakított, lépcsőzetes vagy túlnyomásos gázos hűtés bizonyos geometriák esetén mérsékelheti a méretváltozást, de nincs minden esetben megfelelő hűtőközeg.

A hűtést megeresztés követi. Célja az edzés utáni martenzit ridegségének és nagy maradó feszültségének csökkentése, miközben kialakítja a szükséges keménységet és méretstabilitást. A megeresztés nem állítja vissza az eredeti, alacsony széntartalmú állapotot. A szénben gazdag kéreg kémiailag továbbra is eltérő marad, és viselkedése különbözhet a magétól. A megeresztési hőmérséklet és idő befolyásolja a karbidkiválást, a martenzit bomlását, a visszamaradt ausztenit stabilitását és a végső keménységet. A magas kéregkeménység igénye esetén gyakori az alacsony hőmérsékletű megeresztés, ez azonban nem helyettesíti a teljes mikroszerkezet és keménységprofil meghatározását.

A folyamat szabályozásának ki kell terjednie az ausztenitszemcsék növekedésére is. A cementálási hőmérsékletek elég magasak ahhoz, hogy a hosszú ideig tartó hőntartás megnövelje a korábbi ausztenitszemcsék méretét, különösen akkor, ha az acél nem tartalmaz megfelelő szemcsefinomító adalékokat, vagy ha a ciklust nem szabályozzák megfelelően. A durva szemcsék csökkenthetik a szívósságot és megváltoztathatják az átalakulási viselkedést. Az eredeti cementálási hőmérséklet alatti újrahevítés finomíthatja a szerkezetet, de újabb hőciklust és ezáltal újabb vetemedési lehetőséget jelent.

### Mikroszerkezet, visszamaradt ausztenit és vetemedés

A cementált kéreg nagy széntartalmú martenzitet, visszamaradt ausztenitet, karbidokat és átmeneti tartományokat tartalmazhat. Strong evidence

A cementált kérget nem kizárólag a martenzit határozza meg. A mikroszerkezet gyakorlati vizsgálata során nagy széntartalmú martenzit, visszamaradt ausztenit, karbidok, valamint olyan átmeneti régiók is kimutathatók, amelyekben a széntartalom és a keménység a mag felé haladva csökken. Az egyes alkotók aránya és morfológiája a felületi szénpotenciáltól, a hőmérséklettől, az ötvözet kémiai összetételétől, a hűtési sebességtől és a megeresztéstől függ.

Visszamaradt ausztenit **Visszamaradt ausztenit** Az az ausztenit, amely az edzés után nem alakult át, mert összetétele és lehűlési előzményei kellően lecsökkentették az átalakulási hőmérsékleteit.

Visszamaradt ausztenit akkor képződik, amikor a szénnel dúsított ausztenit martenzit-start hőmérséklete olyan alacsony, hogy a lehűtés során nem alakul át teljes mértékben. A visszamaradt ausztenit bizonyos mennyisége képes felvenni a deformációt és csökkentheti a közvetlen repedés veszélyét, azonban üzemi feszültség, megmunkálás vagy későbbi lehűlés hatására méretileg instabil. Martenzitté alakulása növekedést vagy egyéb méretváltozást okozhat. Túlzott mennyisége csökkentheti a mért keménységet, illetve megváltoztathatja az érintkezési kifáradással szembeni viselkedést. Emiatt a visszamaradt ausztenit mennyiségét gyakran metallográfiával vagy röntgendiffrakcióval mérik, ha fontos a méretstabilitás vagy a ciklikus terheléssel szembeni ellenállás; önmagában a felületi keménység nem alkalmas megbízható azonosítására.

A karbidok újabb szabályozási problémát jelentenek. Az ötvözött karbidok hozzájárulhatnak a kopásállósághoz, de az összefüggő karbidhálózat vagy a túlzott szemcsehatár-karbidképződés rideggé teheti a kérget, és felhasználhatja az edzhetőséghez szükséges ötvözőelemeket. A túl magas szénpotenciál, a túl hosszú hőntartás vagy a nem megfelelő acélkémiai összetétel olyan felületet hozhat létre, amely egy keménységmérési lenyomaton keményebbnek mutatkozik, üzemi körülmények között azonban kevésbé megfelelő. A cél szabályozott szénprofil, nem pedig a lehető legmagasabb felületi széntartalom.

A vetemedést több, együttesen ható tényező okozza: a hőtágulás és -összehúzódás, az ausztenit martenzitté alakulásakor fellépő átalakulási alakváltozások, az egyenetlen hűlés, a keresztmetszet-változások, a megmunkálásból származó maradó feszültségek, valamint a készülékek és a terhelés hatásai. A fogaskerekek fogmérete vagy ütése megváltozhat; a tengelyek meghajolhatnak, illetve átmérőjük növekedhet; a vékony keresztmetszetek elvetemedhetnek. Ezért a geometria, a kemencében elfoglalt helyzet, a hűtőközeg keverése és a befogás a folyamat-előírás részét képezi. Az edzés utáni köszörülés bizonyos mérethibákat korrigálhat, de nem javíthatja ki a nem megfelelő kérgi mikroszerkezetet, és a szükséges kéreg feláldozása nélkül nem szüntetheti meg a vetemedést.

Az ellenőrzés során többet kell mérni, mint egyetlen felületi keménységértéket. Az ISO 2639:2002 szabvány a cementált és edzett kérgek mélységének meghatározásával és ellenőrzésével foglalkozik, és alkalmazhatóságának meghatározására olyan keménységi feltételt használ, amely szerint a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1. A felülettől a mag felé végzett keménységprofil meghatározhatja a hatásos kéregmélységet, ha betartják az előírt terhelést, előkészítést, mérési távolságokat és végpontot. Az ISO 18203:2026 a cementálással, karbonitridálással, nitridálással, lángedzéssel, indukciós edzéssel, elektronsugaras edzéssel és lézeres edzéssel létrehozott felületedzett rétegekre vonatkozik, megerősítve, hogy az eltérő kezelésekhez meghatározott mérési eljárások szükségesek.

A metallográfiai vizsgálat kimutathatja a martenzitet, a bainitet, a perlitet, a visszamaradt ausztenitet és a karbidokat, amelyek egy keménységprofil-vizsgálat során rejtve maradhatnak. Precíziós alkatrészek esetében méretellenőrzésre és maradófeszültség-mérésre is szükség lehet. A cementálás az acél egyik legszélesebb körben alkalmazott termokémiai kezelése, eredménye azonban nem egyszerűen egy „edzett felület”, hanem az összetétel, az átalakulás, a mikroszerkezet, a feszültségállapot és a mért kéregmélység szabályozott együttese.

## Karbonitridálás: szén és nitrogén az ausztenitben

A karbonitridálás termokémiai kéregedzési eljárás, amelynek során az acél felületébe egyaránt szén és nitrogén jut, miközben az acél ausztenites állapotban van. A dúsított réteget ezt követően edzik, ami általában martenzitet eredményez, amely lényegesen keményebb az alacsonyabb széntartalmú magrésznél. A karbonitridálás ezért az eljárás logikája szempontjából a cementálás és a nitridálás között helyezkedik el, de nem egyszerűen gyorsabb cementálási ciklus, és nem a nitrokarbonizálás magas hőmérsékletű változata.

Az ASM International meghatározása szerint a kéregedzés vastartalmú anyag olyan kezelése, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a magrésznél. Az Egyesült Államok Nemzeti Szabványügyi Hivatala hasonlóképpen aszerint sorolja be a cementálást, a nitridálást és a karbonitridálást, hogy az acél felületéhez szén, nitrogén vagy mindkettő hozzáadása történik-e. A karbonitridálást ezért a diffundáló elemek és a fázisállapot alapján kell azonosítani, nem csupán a végső keménységi profil alapján.

### A karbonitridálás mechanizmusa

A munkadarabot az alsó kritikus hőmérséklet fölé, az ausztenittartományba hevítik, rendszerint szabályozott gázatmoszférában, amely széntartalmú gázt és ammónia-adalékot tartalmaz. A szén bevitelében szén-monoxid, metán, propán és endoterm vivőgáz is részt vehet, míg az ammónia az atomos nitrogén forrása. Az atmoszférát szabályozni kell, mivel a szénpotenciál, az ammónia disszociációja, a gázáramlás, a nyomás és a kemencehőmérséklet együttesen határozza meg az acél felületén kialakuló kémiai potenciált.

Az ausztenitesítési hőmérsékleten az ausztenit számottevő mennyiségű szenet, valamint kisebb, de metallurgiai szempontból jelentős mennyiségű nitrogént képes oldani. A szén és a nitrogén ezt követően a felületről befelé diffundál. Koncentrációjuk a távolsággal csökken, így éles határfelület helyett gradienst hoznak létre. A kialakuló profil a hőmérséklettől, a hőntartási időtől, az ötvözet összetételétől, a felületi reakcióktól, valamint attól függ, hogy az atmoszféra milyen sebességgel biztosítja az egyes elemek utánpótlását.

A nitrogén nemcsak a felületi kémiát befolyásolja. Az ausztenitben növelheti az edzhetőséget és késleltethet bizonyos átalakulási reakciókat, lehetővé téve, hogy a vékony dúsított réteg edzéskor martenzitté alakuljon még akkor is, ha az alapacél edzhetősége korlátozott. A nitrogén módosítja az ausztenit–martenzit átalakulás hőmérsékleteit is, és növelheti a maradék ausztenit mennyiségét, ha a szén és a nitrogén együttes mennyisége túl nagy. Az olyan ötvözőelemek, mint a króm, a molibdén, a mangán és a nikkel, tovább módosítják az edzhetőséget, valamint a karbidok és nitridek stabilitását.

#### Karbonitridálási sorrend

1. **Ausztenitesítés** Az acélt az ausztenittartományba hevítik.
2. **Dúsítás** Szabályozott atmoszférán keresztül szenet és nitrogént juttatnak be.
3. **Edzés** Olyan gyorsan hűtik le, hogy kialakuljon a kívánt martenzites kéreg.
4. **Megeresztés** Csökkenti a ridegséget, és beállítja a keménységet, valamint a méretstabilitást.

A gyakorlati sorrend ezért rendszerint a következő: ausztenitesítés szén- és nitrogéntartalmú atmoszférában, megfelelő ideig tartó hőntartás az előírt kéreg kialakulásához, majd szabályozott sebességű edzés. Ezt megeresztés követheti a maradó edzési feszültségek csökkentése és a keménység beállítása céljából. A karbonitridálást gyakran viszonylag kis széntartalmú acélokon alkalmazzák, beleértve a kis alkatrészekhez, kötőelemekhez, fogaskerekekhez, perselyekhez és más olyan alkatrészekhez kiválasztott minőségeket, amelyeknél sekély, kemény kéregre és szívós belső részre van szükség. Önmagában az anyagminőség jelölése nem határozza meg az eredményt. Az AISI 1018, az AISI 1020, a SAE 8620 és az EN 20MnCr5 eltérően viselkedik, mivel különbözik a széntartalmuk, az ötvözőtartalmuk, a szemcseméretük, az edzhetőségük és az előzetes hőkezelésük.

A felület maradék ausztenitet tartalmazó martenzitből, valamint a kémiától és a technológiai paraméterektől függően ötvözeti karbidokból vagy karbonitridekből állhat. A magrész martenzitté, bainitté vagy ferritet és perlitet tartalmazó keverékké alakulhat. Ez a különbség lényeges. A puha, gyenge magrész felett kialakuló kemény kéreg deformáció, összeroppanás vagy hajlás révén tönkremehet még akkor is, ha a felületi keménység mérése megfelelőnek látszik.

A karbonitridálás és a nitrokarbonizálás elnevezése hasonló, de fázisállapotuk eltérő.
| Jellemző | Karbonitridálás | Nitrokarbonizálás |
|---|---|---|
| Dúsítás alatti mátrix | Ausztenit | Ferrit |
| Hőmérsékleti tartomány | A kritikus hőmérséklet felett | A kritikus hőmérséklet alatt |
| Jellemző végső szerkezet | Edzés utáni martenzites kéreg | Vegyületiréteg és diffúziós zóna |
| Az edzés szükségessége a kéreg kialakításához | Rendszerint igen | Rendszerint nem |

A karbonitridálás nem nitrokarbonizálás. Karbonitridáláskor a szén és a nitrogén a kritikus hőmérséklet fölött, az ausztenitbe diffundál, és az edzés rendszerint martenzites kérget hoz létre. Nitrokarbonizáláskor a szén és a nitrogén a kritikus hőmérséklet alatt, ferritbe diffundál. A nitrokarbonizált alkatrészeken rendszerint vékony, vas–szén–nitrogén összetételű vegyületi réteg alakul ki nitrogéntartalmú diffúziós zóna felett, míg a karbonitridált alkatrészeket elsősorban az átalakult, edzett kéreg alapján határozzák meg. A két kezelés összetévesztése téves elvárásokhoz vezethet a fázisszerkezet, a méretváltozás, a keménységvizsgálat, valamint a kopási és korróziós viselkedés tekintetében.

### Összehasonlítás a cementálással

A cementálás szenet juttat az ausztenitbe, és nagy széntartalmú felületet hoz létre kisebb széntartalmú belső rész felett. A karbonitridálás ugyanezt az általános hőkezelési logikát követi, de ezzel egyidejűleg nitrogént is adagol. A különbség jelentős: a nitrogén módosítja az edzhetőséget, az átalakulási viselkedést, a maradék ausztenit mennyiségét és a dúsított réteg edzés közbeni reakcióját.

A cementált kéreg gyakran mélyebb, mint a karbonitridált kéreg, bár egyik eljárásnak sincs egyetlen rögzített kéregmélysége. A karbonitridálást rendszerint akkor választják, ha viszonylag sekély kéreg elegendő, és ha a nitrogén által növelt edzhetőség csökkentheti a nem kellően edzett felület kockázatát. A karbonitridálással gyakran társított rövidebb kezelési ciklus az előírt mélység és a technológiai hőmérséklet következménye, nem pedig az eljárás meghatározása. Egy hosszú, alacsony hőmérsékletű ciklus és egy rövid, magas hőmérsékletű ciklus eltérő koncentrációgradienseket, alakváltozást, szemcsedurvulást és maradék-ausztenit-tartalmat eredményezhet.

A cementálás általában a szénpotenciálra támaszkodik a felületi szénkoncentráció kialakításában. A karbonitridálás során mind a szénpotenciált, mind a nitrogénpotenciált szabályozni kell. Az ammónia-adagolás növelése nem egyszerűen keményebbé teszi a kérget. A túl sok nitrogén növelheti a maradék ausztenit mennyiségét, kedvezőtlen körülmények között elősegítheti a porozitást vagy a nem egyenletes felületi kémiát, és módosíthatja a méretváltozást. A túl sok szén edzés után rideg, nagy széntartalmú felületet hozhat létre, vagy túlzott mennyiségű maradék ausztenitet eredményezhet. A kemenceszabályozás és az atmoszféra mérése ezért a metallurgiai előírás részét képezi.

Maga az acél is megváltoztatja az összehasonlítás eredményét. Egy kis széntartalmú, ötvözetlen acél karbonitridálással hasznos, sekély martenzites kérget nyerhet, míg egy olyan kis ötvözőtartalmú, cementálható acélt, mint a SAE 8620, rendszerint nagyobb kéregmélység és jobb mag-edzhetőség igénye esetén választanak. Egy cementált SAE 8620 alkatrész és egy karbonitridált AISI 1018 alkatrész nem hasonlítható össze kizárólag a felületi keménység alapján. Szénkoncentráció-gradienseik, nitrogéntartalmuk, magrészük átalakulásai, alakváltozásuk és teherbírásuk eltérő.

Mindkét eljárás nyomó maradó feszültséget hozhat létre a felület közelében az edzést követően, ami javíthatja a bizonyos típusú érintkezési vagy hajlítási kifáradással szembeni ellenállást. Egyik eljárás sem garantál kedvező feszültségi állapotot. A tényleges eredményt az edzés intenzitása, a keresztmetszeti méret, a geometria, a kiindulási mikroszerkezet és a megeresztés határozza meg. A kopással, súrlódással és tribokorrózióval szembeni viselkedés ezenkívül az ellenfelület anyagától, a kenéstől, az érintkezési nyomástól, a felületi érdességtől és a környezettől is függ; a kezelés elnevezése önmagában nem jelzi előre a teljesítményt.

### A martenzites kéreg és a technológiai változók

A martenzites kéreg csak akkor alakul ki, ha a dúsított ausztenitet megfelelő sebességgel hűtik át az átalakulási tartományon. Az olajos, polimeres, sófürdős vagy gázhűtés eltérő hőelvonási történetet eredményez. Az intenzív edzés növelheti a martenzitképződést, ugyanakkor fokozhatja az alakváltozás és a repedés kockázatát is. Az enyhe edzés bainitet vagy perlitet hagyhat azokban a tartományokban, amelyeket teljesen edzett állapotúnak szántak. A megszakított vagy lépcsős edzés csökkentheti az alakváltozást, de módosítja az átalakulás menetét, ezért az alkatrész geometriájára vonatkozóan minősíteni kell.

A hőmérséklet szabályozza a diffúziót és az ausztenitszemcsék növekedését. Az idő meghatározza, hogy a szén és a nitrogén milyen mélyre hatol be. Az atmoszféra összetétele szabályozza a felületi utánpótlást. Az edzési körülmények határozzák meg a végső fázisokat. Az acél összetétele szabályozza az edzhetőséget és a kiválást. Ezek a változók kölcsönhatásban állnak egymással, ezért az idő, az atmoszféra, az acélminőség és az edzési információk megadása nélkül közölt karbonitridálási hőmérséklet nem tekinthető reprodukálható kezelési előírásnak.

Az ellenőrzés során nemcsak a maximális felületi keménységet kell mérni. A felülettől a magrész felé végzett keménységprofil-felvétellel meghatározható az effektív kéregmélység, míg a metallográfiai vizsgálat feltárhatja a martenzitet, a maradék ausztenitet, a bainitet, a karbidokat, a nitrideket, a dekarbonizációt és a szemcseközi oxidációt. Precíziós alkatrészeknél méretellenőrzésre és a maradó feszültségek értékelésére is szükség lehet.

Az ISO 18203:2026 a karbonitridálással, cementálással, nitridálással, lángedzéssel, indukciós edzéssel, elektronsugaras edzéssel és lézeres edzéssel létrehozott felületedzett rétegekre vonatkozik. Az ISO 2639:2002 a cementált és edzett kéregmélység meghatározásával és igazolásával foglalkozik; alkalmazhatósága olyan keménységi feltételt használ, amely szerint a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1. Ezt a kritériumot nem szabad kritikátlanul minden karbonitridálási előírásra alkalmazni. A rajznak vagy a technológiai szabványnak meg kell adnia a mérési módszert, a keménységi skálát, a mérési helyet, a minimális vagy effektív mélységet, a felület állapotát és az elfogadási határértékeket. A kéregedzést az előírt mikroszerkezet és mélységi profil igazolja, nem pedig egyetlen fényes, kemény felületről kapott mérési eredmény.

## Nitridálás: nitrogéndiffúzió hagyományos cementálás nélkül

A nitridálás nitrogénalapú termokémiai kezelés, amelynek során a nitrogén behatol az acél felületébe, és reakcióba lép a vassal, valamint bizonyos ötvözőelemekkel. Ezért a nitridálás nem a cementálás alacsony széntartalmú változata. A cementálás szénben dúsított réteget hoz létre, amelyet általában ausztenitesítenek és edzenek, így nagy széntartalmú martenzites kéreg keletkezik. A nitridálás rendszerint előzetesen hőkezelt acélon, a kritikus átalakulási tartomány alatti hőmérsékleten történik, ezért a keményített felület főként nitrogénnel szilárdított ferritből és ötvözőelem-nitridekből áll, nem pedig edzett martenzites kéregből.

Az ASM International meghatározása szerint a kérgesítés olyan vasalapú anyagkezelés, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a maghoz képest. A nitridálás megfelel ennek a meghatározásnak, de a keménység kialakulásának módja eltérő. Az U.S. National Bureau of Standards a cementálást, a nitridálást és a karbonitridálást aszerint osztályozza, hogy szenet, nitrogént vagy mindkettőt juttatnak-e a felületbe. Ez a felosztás hasznosabb annál, mint ha minden kérgesítő eljárást egyetlen hőmérsékleti ciklusként kezelnénk.

### Nitrogéndiffúzió és nitridképződés

A kezelési felületen a nitrogént disszociált ammóniát tartalmazó atmoszféra, plazma vagy más, szabályozott nitrogéntartalmú közeg biztosítja. A nitrogénatomok feloldódnak az acél felületén, majd befelé diffundálnak. Egy részük intersticiális szilárd oldatban marad, más részük pedig a vassal vagy az ötvözőelemekkel nitrideket képez. A kialakuló keménységprofil a nitrogénpotenciáltól, a hőmérséklettől, az időtől, az acél összetételétől, az előzetes hőkezeléstől és a felületen lejátszódó reakcióktól függ.

A nitridálható acélokat részben nitridképző elemeik alapján választják ki. Az alumínium, a króm, a molibdén, a vanádium, a titán és esetenként a nióbium finoman eloszló ötvözőelem-nitrideket képezhet. Ezek a részecskék akadályozzák a diszlokációk mozgását, és növelik a keménységet a diffúziós zónában. Hatásuk nem felcserélhető: az egyes elemek oldhatósága, a nitridek stabilitása, a kiválási viselkedés, valamint a szívósságra és a méretváltozásra gyakorolt hatásuk eltérő. Egy elem jelenléte a kémiai összetételt igazoló tanúsítványon önmagában nem bizonyítja egy adott nitridált rétegvastagság vagy keménység kialakulását. Ezekhez az eredményekhez meghatározott eljárásra és ellenőrzési módszerre van szükség.

Gyakori mérnöki választásnak számítanak az EN 10085 szerint nitridálásra előírt acélok, valamint az olyan ötvözött acélok, mint az AISI 4140, ha a kívánt reakcióképességet, a mag hőkezelését és az üzemi körülményeket már meghatározták. Egyetlen anyagminőséghez sem rendelhető általános nitridálási eredmény az anyag pontos kémiai összetételének, előzetes megeresztési állapotának, felületi minőségének és kemenceciklusának szabályozása nélkül.

A nitrogén szállítását erősen befolyásolja a felületi reakció. Gázos nitridálás során az ammónia disszociációja és az ebből adódó nitridálási potenciál határozza meg a munkadarab felületén kialakuló nitrogénaktivitást. Plazmanitridáláskor az ionbombázás megtisztíthatja és aktiválhatja a felületet, miközben az elektromos paraméterek befolyásolják a felmelegedést és a részecskék szállítását. Ezek az eljárások kapcsolatban állnak egymással, de nem hoznak létre azonos vegyületiréteget, érdességet, porozitást vagy helyi egyenletességet.

#### Rétegminőségi megjegyzés

Nitridált felületeknél a vegyületiréteg fázisegyensúlyát, vastagságát, folytonosságát, porozitását, tapadását és az azt alátámasztó diffúziós zónát kell értékelni, nem csupán a felületi keménységre hagyatkozni.

A külső felületen vegyületiréteg alakulhat ki. Ez főként vas-nitridekből áll, amelyeket általában epszilon-vas-nitridként, ε-Fe₂–₃N-ként, valamint gamma-prím-vas-nitridként, γ′-Fe₄N-ként írnak le. A nitrogénpotenciáltól és a ciklus szabályozásától függően a réteg túlnyomórészt egyetlen fázisból állhat, fáziskeverék lehet, vagy olyan vékony lehet, hogy folytonossága korlátozott. Alatta helyezkedik el a diffúziós zóna, amelyben a nitrogén az alapmátrixban oldott állapotban van, és amelyben ötvözőelem-nitridek kiválása is végbemehet. A vegyületiréteg javíthatja a tapadó kopással és bizonyos korrozív környezetekkel szembeni ellenállást, de rideg, porózus vagy rosszul tapadó is lehet, ha kémiai összetétele és vastagsága nem megfelelő. A vastag fehér réteg önmagában nem bizonyítja a sikeres kezelést.

A diffúziós zóna nem azonos a cementálás során kialakuló, átalakult martenzites tartománnyal. Keménységgradiens alakulhat ki benne, amelyet a nitrogénkoncentráció mélység szerinti csökkenése és a kiválások változó részecskesűrűsége okoz. A mag megtartja az előzetes edzési és megeresztési művelet során kialakult mikroszerkezetet. Emiatt a nitridálás rendszerint olyan acéllal kezdődik, amelynek magtulajdonságai már meghatározottak. A nitridálási ciklus célja nem ennek a maghőkezelésnek a kiváltása.

### A nitridált réteg terminológiája

A „nitridált kéreg” kifejezést az ipar használja, de két különálló szerkezetet is magában rejthet. A vizsgálati jegyzőkönyvnek meg kell adnia, hogy a kifejezés a teljes nitridált rétegvastagságra, a vegyületiréteg vastagságára, a diffúziós zóna mélységére vagy a keménység alapján meghatározott effektív mélységre vonatkozik-e. A „fehér réteg” maratást követően a vegyületiréteg metallográfiai megnevezése; nem ad teljes leírást a nitridált tartományról.

A különbségtétel az ellenőrzés során fontos. Egy keresztmetszet vékony, folytonos vegyületiréteget mutathat egy lényegesen vastagabb diffúziós zóna felett. Más esetben a vegyületiréteget szándékosan minimálisra csökkentik, miközben a fő teherhordó keménységet a diffúziós zóna biztosítja. A csúszásnak, ütésnek, gördülő érintkezésnek vagy korrozív közegeknek kitett alkatrészeknél e tartományok eltérő arányára lehet szükség. A súrlódási és kopási viselkedés egyetlen felületi keménységértékből nem jelezhető előre, mivel az érintkezést az érdesség, a porozitás, a nitridek morfológiája, az ellenfelület anyaga, a kenés és a maradó feszültség is befolyásolja.

#### A nitridált réteg jelentése

- **Vegyületiréteg** Meg kell adni a vastagságot, valamint szükség esetén a fázisösszetételt, a folytonosságot és a porozitást.
- **Diffúziós zóna** Meg kell adni a vegyületiréteg alatti, nitrogénnel megerősített tartományt.
- **Keménységi profil** Fel kell tüntetni a vizsgálati terhelést, a mérési távolságot, a felület-előkészítést és a végpontot.
- **Mag** Rögzíteni kell a korábban kialakított hőkezelt állapotot és a keménységet.

A nitridált mélységet a mérés alapjának megadásával kell jelenteni. A metallográfiai határ, a mikrokeménységprofil és a nitrogénkoncentráció profilja nem feltétlenül ugyanazt az értéket adja. Az ISO 18203:2026 a nitridálással, valamint a cementálással, karbonitridálással, lángedzéssel, indukciós edzéssel, elektronsugaras edzéssel és lézeres edzéssel létrehozott felületkeményített rétegekre vonatkozik. Ezen eljárások együttes szerepeltetése nem jelenti azt, hogy a kérgesedési mélység kritériumai azonosak; a vonatkozó meghatározásnak és mérési eljárásnak illeszkednie kell a kezeléshez.

Az ISO 2639:2002 a cementált és edzett kéregmélység meghatározására és ellenőrzésére irányul. Alkalmazhatósága olyan keménységi feltételt is magában foglal, amely szerint a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1. Ezt a kritériumot nem szabad kritikátlanul átvinni a nitridált rétegekre. A nitridálás gyakran fokozatos keménységcsökkenést, külön funkciót betöltő vegyületiréteget és már eleve viszonylag nagy keménységű magot eredményez. A nitridálási előírásban meg kell adni a vizsgálati terhelést, a profil mérési pontjai közötti távolságot, a felület eltávolítását vagy a vegyületiréteg figyelembevételét, valamint a választott végpontot.

### Méretstabilitás és az eljárás korlátai

A nitridálást gyakran akkor választják, amikor a vetemedést korlátozni kell, mivel rendszerint elkerüli a cementáláshoz kapcsolódó ausztenitesítési és edzési szakaszt. Ez az előny valós, de nem abszolút. A munkadarabot továbbra is több órán át hevítik, és a nitrogénfelvétel, a nitridek kiválása, a megmunkálási feszültségek felszabadulása, valamint a vegyületiréteg növekedése megváltoztathatja a méreteket. A vékony keresztmetszetek, az éles élek, a sajtolt illesztések és a korábban hidegen alakított felületek különösen érzékenyek. A befogókészülékek alkalmazása és a megmunkálási ráhagyás megtervezése továbbra is szükséges.

A kiindulási mikroszerkezet meghatározó. Az edzett és megeresztett mag biztosítja azt a szilárdságot és stabilitást, amelyre a nitridált réteg támaszkodik, míg a túlzott maradó feszültség vagy a nem megfelelő megeresztési hőmérséklet méretváltozást okozhat a kezelés során. A nitridálási hőmérsékletnek összhangban kell maradnia az előzetes megeresztési állapottal is; ha az alkatrészt a megeresztés során alkalmazottnál magasabb hőmérsékletnek teszik ki, a mag keménysége csökkenhet, még akkor is, ha a felület keményebbé válik.

A felületi állapot szabályozza a nitrogén bejutását. Az oxidrétegek, olajmaradványok, dekarbonizáció, köszörülési sérülések, elkenődött fém és az egyenetlen érdesség foltos vegyületiréteget vagy egyenetlen diffúziós mélységet eredményezhet. Ezért a tisztítás, az aktiválás, a maszkolás és a szabályozott előmegmunkálás nem kozmetikai lépések, hanem az eljárás követelményei. Az élek és a furatok a nagy, sík felületektől eltérő nitrogénfluxust kaphatnak, míg a plazmakezeléseknél a geometria és az elektromos árnyékolás helyi hatásokat okozhat.

A hőmérséklet, az idő és a nitrogénpotenciál szintén korlátokat szab. A magasabb hőmérséklet általában felgyorsítja a diffúziót és a kiválást, de növelheti a méretváltozást, megváltoztathatja az előzetes megeresztési állapotot, vagy túl vastag vegyületiréteget hozhat létre. A hosszabb kezelés a mélységet csak a diffúziós kinetikának megfelelően növeli; nem garantálja a hasznos teherhordó mélység arányos növekedését. A túlzott nitrogénbevitel rideg vagy porózus felületi szerkezetek kialakulását segítheti elő. Ezért a folyamatirányításnak nem pusztán a kemence hőmérsékletét és a kezelés időtartamát kell meghatároznia, hanem a kívánt vegyületiréteg-állapotot is.

A nitridálást a tényleges üzemi funkció alapján kell megítélni: a teherhordó diffúziós zóna keménysége, a súrlódás, a kopás, a korrózió, a kifáradás, a mérettűrés és a mag szilárdsága szerint. Ha kizárólag cementálási kritériumokat alkalmazunk, a nitrogéndiffúzióval kialakított szerkezetet összetévesztjük az edzett szénkéreggel. Ez a tévedés látszólag megfelelő keménységmérési eredményhez vezethet, miközben figyelmen kívül marad a meghibásodást meghatározó réteg.

## Ferrites nitrokarbonizálás és nitrokarbonizált rétegek

A ferrites nitrokarbonizálás (FNC), amelyet gyakran ferrites nitrokarbonizáló kezelésnek is neveznek, olyan termokémiai kéregedzési eljárás, amely során a szén és a nitrogén egyidejűleg diffundál a ferritbe, miközben az acél a kritikus átalakulási hőmérséklete alatt marad. A karbonitridálástól való megkülönböztetés metallurgiai szempontból fontos. A karbonitridálás során szén és nitrogén kerül az ausztenitbe, általában olyan magas hőmérsékleten, amely elegendő ahhoz, hogy lehűtés után martenzites kéreg alakuljon ki. A nitrokarbonizálás rendszerint nem követi ezt az ausztenitesítésből és edzésből álló ciklust. Ehelyett intersticiális diffúzió és vegyületképződés révén módosítja a meglévő ferrites felületet.

A *nitrokarbonizálás* kifejezés az eljárások családját jelölheti, míg a *ferrites nitrokarbonizálás* a kritikus hőmérséklet alatti eljárást azonosítja. A nitrogén- és széntartalmú komponenseket gáz-, sófürdős és plazmaeljárások is biztosíthatják, bár ezek gázkémiája, reakciószabályozása és felületi állapota eltérő. Az U.S. National Bureau of Standards a cementálást, a nitridálást és a karbonitridálást az alapján osztályozza, hogy a felületen szén, nitrogén vagy mindkettő kerül-e hozzáadásra; az FNC ugyanebbe a termokémiai osztályozásba tartozik, ferrites feldolgozási hőmérséklete és az így kialakuló mikroszerkezete azonban külön tárgyalást igényel.

### A kritikus hőmérséklet alatti feldolgozás

A munkadarabot az alsó kritikus hőmérséklet, az Ac1 alatt hevítik, így a mátrix ferrites marad, és nem alakul át ausztenitté. A nitrogén és a szén a kezelőatmoszférából vagy a sófürdőből jut a felületre, majd befelé diffundál. Mivel nem történik szándékos, teljes térfogatot érintő fázisátalakulás, amelyet edzés követne, a méretváltozás és az alakváltozás gyakran kisebb, mint cementálás vagy karbonitridálás esetén. Ezek azonban nem szűnnek meg teljesen. A hőmérséklet-gradiensek, a már meglévő feszültségek, a megmunkálási nyomok, az alkatrész geometriája és a vegyületi réteg növekedése továbbra is módosíthatják a méreteket és az alakot.

A kezelésre adott válasz erősen függ az acél összetételétől. A tiszta vas vas-karbonitrideket és vas-nitrideket képezhet, az olyan ötvözőelemek azonban, mint a króm, a molibdén, a vanádium és az alumínium, stabil ötvözőelem-nitrideket képeznek a diffúziós zónában. Ezek a kiválások gátolják a diszlokációk mozgását, és növelik a felület alatti keménységet. Az alacsony széntartalmú és gyengén ötvözött acélok ezért kemény felületet kaphatnak anélkül, hogy kialakulna bennük a cementált acélokra jellemző mély, edzett martenzites kéreg. A nitridálható acélok, beleértve az EN 41B vagy az AISI 4140 jelű minőségeket is, amelyeknél a tényleges szabványos jelölést és a korábbi hőkezelést ellenőrzik, másképpen reagálnak, mint a közönséges szénacélok, mivel ötvözőelemeik módosítják a nitrogén diffúzióját, a kiválást és a keménységet.

A hőmérsékletet, az időt, a potenciált és a hűtési gyakorlatot együttesen kell szabályozni. A magas nitrogénpotenciál vastag, rideg vegyületi réteg kialakulásához vezethet; az elégtelen potenciál viszont vékony vagy egyáltalán nem folytonos réteget eredményezhet. A szénaktivitás szintén módosítja a fázisegyensúlyt, és hatással lehet a porozitásra. A kemenceciklus ezért nem cserélhető fel egy cementálási receptúrával, még akkor sem, ha ugyanazt az acélalkatrészt kezelik.

### Vegyületi réteg és diffúziós zóna

A nitrokarbonizált felületet általában két egymással érintkező tartományként írják le. A külső vegyületi réteg, amelyet metallográfiai maratás után esetenként fehér rétegnek neveznek, főként vas-karbonitridekből áll. Fázisai között lehet az epszilonfázis, hozzávetőlegesen Fe₂–₃(N,C), valamint a gamma-prím fázis, hozzávetőlegesen Fe₄(N,C); arányukat a hőmérséklet, a gáz- vagy sófürdő-kémia, illetve a kezelési idő határozza meg. A réteg nem egyszerűen „kemény nitrogén”. Kémiailag elkülönülő, kerámiához hasonló reakciózóna, amelynek fázisösszetétele, vastagsága, folytonossága és porozitása meghatározza a kontaktus alatti viselkedését.

Alatta helyezkedik el a diffúziós zóna. A nitrogén- és szénkoncentráció a mélységgel csökken, miközben az ötvözőelem-nitridek kiválásai és a helyi rácsfeszültség keménységi gradienst hozhatnak létre. A diffúziós zóna általában fokozatosan megy át az érintetlen maganyagba, nem pedig éles metallurgiai határnál ér véget. Hasznos mélységét ezért mérési kritériummal kell meghatározni, nem pedig a csiszolt keresztmetszeten látható vizuális határ alapján.

A folytonosság fontos tényező. A vékony, folytonos vegyületi réteg védheti a csúszó felületet, míg a nem folytonos réteg lágyabb tartományokat tehet szabaddá, és egyenetlen érintkezést okozhat. A túl nagy vastagság növelheti a ridegséget, valamint ütés vagy nagy kontaktfeszültség esetén elősegítheti a repedést és a lepattogzást. A porozitás hasonlóan jelentős: a szabályozott, felületközeli porozitás bizonyos alkalmazásokban képes lehet a kenőanyag megtartására, az összekapcsolódó pórusok azonban beengedhetik a korrozív elektrolitot, és repedésindulási helyeket biztosíthatnak. Az összetétel azért is fontos, mert az epszilon- és a gamma-prímrétegek keménysége, ridegsége, kémiai stabilitása és súrlódási viselkedése nem azonos.

A hordozóanyag továbbra is a teherhordó rendszer része. A lágy mag által alátámasztott kemény vegyületi réteg összeomolhat vagy megrepedhet még akkor is, ha a felületi keménységvizsgálat kiemelkedő értéket ad. A korábbi edzés és megeresztés, a mag keménysége, a visszamaradó feszültségek, a zárványok és a felület geometriája egyaránt befolyásolják az alátámasztást. A köszörülés, polírozás, hordós megmunkálás, szemcseszórás vagy a legkülső réteg eltávolítása módosíthatja az érdességet, megnyithatja vagy lezárhatja a pórusokat, valamint megváltoztathatja a kezelés mért és funkcionális vastagságát.

Az ellenőrzésnek el kell különítenie a vegyületi réteg vastagságát a diffúziós zóna mélységétől, és meg kell adnia az alkalmazott módszert. A keresztmetszeti metallográfia alkalmas a fázismorfológia és a porozitás azonosítására; a mikrokeménységi profilok meghatározhatják a keménységi gradienst; a pásztázó elektronmikroszkópia és a röntgendiffrakció segíthet a morfológia és a fázisösszetétel értékelésében. Az ISO 18203:2026 a termokémiai módszerekkel, többek között karbonitridálással, cementálással és nitridálással, valamint helyi hőkezelési módszerekkel létrehozott felületkeményített rétegekre vonatkozik. Hatálya közös keretet biztosít a rétegvastagság méréséhez, a jelentett kritériumnak azonban továbbra is meg kell adnia, hogy az a vegyületi rétegre, a diffúziós zónára vagy egy meghatározott keménységhatárra vonatkozik-e.

Az ISO 2639:2002 a cementált és edzett kéregmélységgel foglalkozik, és nem vonatkozik automatikusan minden nitrokarbonizált rétegre. Az alkalmazhatóságot olyan keménységi feltétellel határozza meg, amely szerint a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1. E szabály alkalmazása a kezelés típusának ellenőrzése nélkül félrevezetően mutathatja be az FNC-profilt, különösen akkor, ha vékony vegyületi réteg helyezkedik el sekély diffúziós zóna fölött, miközben a mag keménysége már eleve magas.

### Kopási, súrlódási és korróziós szempontok

A nitrokarbonizálás több mechanizmus együttes hatásán keresztül módosíthatja a tribológiai viselkedést: a vegyületi réteg növeli a felületi keménységet, a diffúziós zóna alátámasztja a külső réteget, a végső érdesség pedig szabályozza a tényleges érintkezési területet és a kenőanyag megtartását. Az eredmény nem jelent általános javulást. A csúszási sebesség, a terhelés, az ellenfelület anyaga, a kenés, a hőmérséklet, a törmelék és az érintkezési geometria megfordíthatja két kezelés rangsorát.

A tribológiai és tribokorróziós áttekintés a boridálást, a kromizálást, a cementálást, a nitridálást, a nitrokarbonizálást és a karbonitridálást a kopási, súrlódási és korróziós teljesítménnyel összefüggő kezelésekként sorolta fel. Ez a besorolás mérnöki célokat azonosít, nem pedig garantált eredményeket. A folytonos karbonitridréteg csökkentheti a tapadó kopást, míg a porózus vagy repedezett réteg felgyorsíthatja a koptató károsodást, illetve szabaddá teheti a hordozóanyagot. A kezelés utáni érdes felület növelheti a súrlódást még akkor is, ha a keménység nőtt. Ezzel szemben a polírozás csökkentheti a súrlódást, de eltávolíthatja a vegyületi réteg egy részét, vagy módosíthatja annak pórusszerkezetét.

A korrózió ugyanezt az óvatosságot igényli. Egyes nitrokarbonizált felületek bizonyos környezetekben javuló ellenállást mutatnak, mivel a vegyületi réteg korlátozza az acélhoz való hozzáférést. Más felületeken azonban a pórusokon, repedéseken, élsérüléseken vagy a fázisok közötti galvanikus különbségeken keresztül helyi korrózió alakulhat ki. A sópermetes, bemerítéses, elektrokémiai és tribokorróziós vizsgálatok eltérő tönkremeneteli folyamatokat mérnek; egyik sem helyettesíthető egyetlen keménységi értékkel.

A specifikáció szempontjából a lényeges dokumentáció magában foglalja az acélminőséget és a korábbi hőkezelést, az eljárás típusát, a kezelési hőmérsékletet és időt, a vegyületi réteg fázisát vagy vastagságát, a porozitást és a folytonosságot, a diffúziós zóna mélységét, a keménységi profilt, az érdességet, valamint a befejező megmunkálást. Ezek az adatok különböztetik meg a szabályozott ferrites nitrokarbonizált réteget attól a homályos állítástól, hogy az alkatrész csupán „kéregedzett”.

## Egyéb kéregedzési módszerek: cianidálás, boridálás és krómosítás

Az ASM International meghatározása szándékosan tág: a kéregedzés olyan vasalapú anyag kezelése, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a maghoz képest. Ez a meghatározás a cementálásnál több eljárást foglal magában. Az U.S. National Bureau of Standards hasonlóképpen az acélhoz hozzáadott elemek szerint osztályozza a felületkezeléseket: szén, nitrogén, illetve mindkettő. A boridálás és a krómosítás ugyanezt az elvet terjeszti ki a bórra és a krómra, míg a cianidálás egy cianidtartalmú közegből egyszerre juttat szenet és nitrogént az anyagba.

Ezeket a kezeléseket nem szabad kizárólag a felületi keménység alapján megítélni. A diffundáló elem, a reakciótermék, a kezelési hőmérséklet, az átalakulási út, a rétegvastagság, a tapadás, a maradó feszültség és a mag állapota egyaránt meghatározza, hogy a kezelt alkatrész hogyan teljesít csúszókopás, abrazív kopás, kifáradás, súrlódás vagy tribokorrózió esetén. A *Tribology and Tribocorrosion of Case-Hardened Steels* című áttekintés a boridálást, a krómosítást, a cementálást, a nitridálást, a nitrokarbonitridálást és a karbonitridálást egymással rokon kezelésekként azonosítja, ezek azonban nem eredményeznek egymással felcserélhető felületeket.

### A cianidálás történeti és műszaki összefüggései

A cianidálás termokémiai kezelés, amelynek során a szén és a nitrogén olvadt cianidsó-fürdőből jut be az acél felületébe. A fürdő történetileg gyakran nátrium-cianidon vagy kálium-cianidon alapult, karbonát- és klorid-összetevőkkel. A fürdő mindkét interszticiális elemet biztosítja, miközben a munkadarabot az ausztenites tartományban tartják. A fürdőből való kiemelést követően az alkatrészt rendszerint edzik, így a dúsított ausztenit nagyrészt martenzitté alakul. Az így létrejövő kéreg metallurgiai szempontból ezért közelebb áll egy vékony karbonitridált kéreghez, mint egy, a kritikus hőmérséklet alatt kialakított nitridált kéreghez.

Történeti jelentősége a gyors anyagátadás és a viszonylag sekély felületi dúsítás kombinációjából ered. Kis fogaskerekek, csapok, perselyek és más, kis széntartalmú acélból készült alkatrészek hosszú, mélyebb cementáláshoz kapcsolódó kemenceciklus nélkül kaphattak kemény martenzites felületi réteget. A kezelés azt is szemlélteti, miért nem használható a „kéregedzés” a cementálás szinonimájaként: a cianidálás a szén mellett nitrogént is bejuttat, a nitrogén pedig módosítja az ausztenit stabilitását, az edzhetőséget, a visszamaradó ausztenit viselkedését és az edzésre adott választ.

Az eljárásnak jelentős korlátai vannak. A cianidfürdő kémiailag veszélyes, ellenőrzött üzemi gyakorlatot igényel, továbbá gondos sóösszetétel- és hőmérséklet-szabályozás szükséges. Ezek a kezelési követelmények a technológiai előírás részét képezik, nem pedig mellékes részletek. A cianidálás olyan alkatrészekhez sem megfelelő, amelyek nagyon mély kérget igényelnek, mivel gyakorlati előnye a viszonylag sekély dúsított réteg gyors kialakítása. Az edzés vetemedést, valamint olyan húzó- vagy nyomó maradófeszültség-eloszlást hozhat létre, amely a geometriától, az acél összetételétől, a mozgatástól és a megeresztéstől függ.

Az ellenőrzésnek többet kell igazolnia, mint a külső felületen mért nagy keménységi értéket. A csiszolt keresztmetszet feltárhatja a martenzites kéreg és a kisebb széntartalmú mag közötti átmenetet, míg a mikrokeménység-eloszlás meghatározza a ténylegesen edzett mélységet. Az ISO 18203:2026 keretet biztosít a termokémiai módszerekkel, többek között cementálással, karbonitridálással és nitridálással létrehozott felületkeményített rétegek méréséhez; a cianidált anyagnál ugyanilyen módon el kell különíteni a mért keménységprofilt a vizuálisan becsült rétegtől. Az ISO 2639:2002 kifejezetten a cementált és edzett kéregmélységgel foglalkozik, ezért alkalmazhatóságát nem szabad automatikusan feltételezni minden cianidált szerkezet esetében. A szabványban megadott keménységi feltétel szerint a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1.

### Boridálás és kemény boridrétegek

A boridálás — más néven bórkezelés — bórt juttat az acél felületébe, ahol vasboridok képződnek, nem pedig csupán interszticiális oldott elemként dúsul a ferrit vagy az ausztenit. Az elterjedt technológiai utak közé tartozik a porágyas boridálás, a pasztás vagy poros kezelés, az olvadt sóban végzett kezelés, valamint a gáz- vagy plazmasegített módszer. A választott eljárás meghatározza a bór aktivitását, a hőmérsékletet, az időt, a felület tisztaságát és a reakciófront alakját.

Más eljárások kémiailag eltérő rétegeket hoznak létre, nem egymással felcserélhető keményített felületeket.
| Eljárás | Fő felületi komponensek vagy fázisok | Fő szerkezeti különbség |
|---|---|---|
| Cianidálás | Szénnel és nitrogénnel dúsított martenzites kéreg | Sófürdős eljárás, amelyet rendszerint edzés követ |
| Bóridálás | FeB és Fe₂B | Kemény bóridos reakciós réteg |
| Krómizálás | Krómgazdag szilárd oldat vagy krómgazdag vegyületek | Króm diffúziós vagy reakciós rétege |

Ötvözetlen és kis ötvözőtartalmú acélokon a fő fázisok rendszerint az Fe₂B és — nagyobb bóraktivitás vagy hosszabb kezelési idő esetén — az Fe₂B felett kialakuló külső FeB-réteg. Morfológiájuk gyakran fogazatszerű, a boridnyúlványok benyúlnak a szubsztrátumba. Ez a geometria javíthatja a mechanikai reteszelődést, ugyanakkor a réteg jellemzését jobban függővé teszi a metszet helyétől és az előkészítéstől. Az Fe₂B általában kevésbé rideg, mint az FeB; a túl vastag vagy összefüggő FeB-réteg csökkentheti az ütésekkel, hajlítással és hőtágulási eltérésekkel szembeni tűrőképességet. A boridált felület ezért nem egyszerűen a cementált felület keményebb változata.

A boridréteg kerámiához hasonló, intermetallikus reakciós zóna, amely egy fémes szubsztráthoz kapcsolódik. A tapadás a szubsztrát összetételétől, a boridfázisok arányától, a porozitástól, a határfelület alakjától és a technológia szabályozásától függ. A króm, a nikkel, a molibdén és a szén módosíthatja a boridnövekedést és a fázisösszetételt, ezért ugyanaz a névleges kezelés nem vihető át automatikusan minden acélminőségre. A nagy felületi keménység javíthatja az abrazív kopással szembeni ellenállást, de ha a réteg túl vastag, túl rideg, nem megfelelően alátámasztott vagy ütőterhelésnek van kitéve, a törés vagy a lepattogzás válhat meghatározóvá.

A maradó feszültségek egyrészt a bór felvétele során bekövetkező kémiai tágulásból, másrészt a hőciklusból erednek. Ezek kölcsönhatásba lépnek a köszörülési károsodással, a mag szilárdságával és az üzemi terheléssel. Ezért a keresztmetszeti keménységprofilt olyan metallográfiai vizsgálattal kell kiegészíteni, amely azonosítja az FeB-t, az Fe₂B-t, a pórusokat, a repedéseket és a diffúzió által érintett szubsztrátba való átmenetet. A röntgendiffrakció segíthet a fázisok és a maradó feszültség azonosításában, a kopásvizsgálatnak pedig a tényleges ellenfelületet és terhelést kell reprodukálnia; a boridált felület teljesítménye nem következtethető ki önmagában a keménységből.

### Krómosítás és elemmel dúsított felületek

A krómosítás magas hőmérsékleten végzett diffúziós eljárással krómot juttat a felületbe. Lehetséges módszer a porágyas cementálás, az olvadt sós kezelés, a gázfázisú és a plazmasegített eljárás, bár a reakciókémia és a berendezés eltérő. A króm megmaradhat krómmal dúsított szilárd oldatként, a szénnel krómgazdag karbidokat képezhet, illetve vegyes diffúziós és reakciós réteg is kialakulhat. Az eredmény nagymértékben függ a széntartalomtól, az ötvözőelemektől, a hőmérséklettől, az időtől és a króm kémiai potenciáljától.

Ez a különbség választja el a krómosítást a krómozástól. A krómosítás termokémiai diffúziós kezelés: a felület összetétele az eredeti határfelület alatt is megváltozik, nem csupán egy felvitt filmréteg képződik. Széntartalmú acélban a felület közelében krómgazdag karbidok képződhetnek; más összetételeknél a krómdúsulás és a ferritbe vagy ausztenitbe történő diffúzió lehet meghatározó. A fázisösszetétel befolyásolja a keménységet, a szívósságot, a súrlódást, az oxidációs viselkedést és a korróziós reakciót.

A krómosítás vonzó lehet olyan esetekben, amikor az alkatrésznek bizonyos kopási, oxidációs vagy korrozív környezetekkel szemben ellenálló, krómmal dúsított felületre van szüksége, de nem jelent általános helyettesítőt a nitridálás vagy a cementálás számára. A magas hőmérsékletű kezelés megváltoztathatja a mag mikroszerkezetét, szemcsenövekedést okozhat, módosíthatja a méreteket, illetve a lehűlés során maradó feszültségeket hozhat létre. A karbidban gazdag rétegek ridegek is lehetnek, a tapadás pedig a fokozatos összetételváltozástól és a megfelelő szubsztráttól függ, nem csupán a krómtartalomtól.

Az ellenőrzésnek ezért a diffúziós vagy reakciós zóna metallográfiai mérését olyan összetételérzékeny elemzéssel kell kombinálnia, mint az energiadiszperzív spektroszkópia, a kisülési spektroszkópia vagy más minősített módszer. A keménységprofilok a mechanikai válaszról adnak képet, de nem képesek azonosítani a krómkarbidokat, illetve megkülönböztetni őket a krómmal dúsított szilárd oldattól. Az ISO 18203:2026 hasznos az általános mérési logika szempontjából, amelyet a termokémiailag keményített rétegekre alkalmaznak, a vizsgálati jelentésben azonban meg kell adni a krómosított réteg vastagságának választott definícióját és az azt alátámasztó fázisbizonyítékokat. Mindhárom kezelés esetében nem az a helyes kérdés, hogy „milyen kemény a felület?”, hanem az, hogy mely elemek kerültek be, milyen fázisok alakultak ki, hogyan van alátámasztva a réteg, és hogy ez a szerkezet megfelel-e az alkatrész tényleges meghibásodási módjának.

## Helyi termikus edzés: láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzés

Az ISO 18203:2026 a lángedzést, az indukciós edzést, az elektronsugaras edzést és a lézeres edzést a cementálás, a karbonitridálás és a nitridálás mellett a felületileg edzett rétegek előállítására szolgáló eljárások közé sorolja. Ez a besorolás fontos. A kérgesítés nem egyetlen hőciklus, és nem a cementálás szinonimája. Az ASM International meghatározása szerint ez olyan vasalapú anyag kezelése, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik, mint a mag. A helyi termikus eljárás általában sem a felület széntartalmát, sem az ötvözet kémiai összetételét nem változtatja meg. Ehelyett a meglévő acélt gyorsan felhevíti az ausztenites tartományba, majd ezt az ausztenitet önedzéssel vagy alkalmazott hűtéssel martenzitté alakítja.

Az eredmény nagymértékben függ a kiindulási anyagminőségtől. Egy közepes széntartalmú acél, például az AISI 1045, kemény martenzites felületet képezhet, de az edzési mélységét korlátozza a széntartalma és az edzhetősége. Egy olyan króm-molibdénacél, mint az AISI 4140 vagy az EN 42CrMo4, a felhevített felülettől távolabb is edződhet, mivel az ötvözőelemek a hűlés során késleltetik a perlit és a bainit kialakulását. Ezért egy termikus eljárás nem képes minden acélon azonos kéregmélységet biztosítani pusztán a teljesítmény vagy a behatási idő növelésével. Ha a belső rész túl lassan hűl le, a felhevített zóna alsó része teljesen edzett martenzit helyett bainitet, perlitet vagy megeresztett martenzitet tartalmazhat.

![Az acél felületi edzésének módszerei](/images/uploads/d2d23744-7a5d-4802-ae0a-440620395d43/wiki-inline-an-induction-hardening-coil-heating-the-teeth-of-a-real-steel-gear-while-a-contr-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/d2d23744-7a5d-4802-ae0a-440620395d43/wiki-inline-an-induction-hardening-coil-heating-the-teeth-of-a-real-steel-gear-while-a-contr-2027x2560.avif "Kép nagyítása — Az acél felületi edzésének módszerei")Induction hardening heats selected steel regions before rapid cooling forms martensite.

### Felületi ausztenitesítés és önedzés

A láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzés egyaránt helyi ausztenitesítéssel kezdődik. A felületet a vonatkozó kritikus hőmérséklet fölé hevítik — hipoeutektoidos acél esetén általában az Ac3 fölé —, miközben az anyag tömege e hőmérséklet alatt marad. A felhevített réteg ezt követően lehűl a martenzitképződés kezdő- és befejező hőmérsékleti tartományán keresztül. Számos alkalmazásban a hideg mag elegendően gyorsan vonja el a hőt ahhoz, hogy önedzés következzen be. A hűtési sebesség növelésére és szabályozására vizet, polimert, olajat vagy gázt is permetezhetnek.

Az önedzés nem garantálja automatikusan az egyenletes keménységet. Egy nagy tengely nagyobb hőelnyelő képességgel rendelkezik, mint egy vékony perem; egy éles sarok több irányban is hőt veszít; egy korábbi megmunkálási művelet pedig megváltoztathatja a felület állapotát és a hőáramlást. A felület martenzitessé válhat, miközben az átmeneti zóna vegyes szövetszerkezeteket tartalmaz. A túl magas ausztenitesítési hőmérséklet vagy a túl hosszú hőntartási idő durvítja az ausztenitszemcséket, feloldja a hasznos karbidokat, növeli a visszamaradó ausztenit mennyiségét, és kiszélesíti a hőhatásövezetet. Az elégtelen hevítés fel nem oldott ferritet hagyhat vissza, vagy olyan keménységeloszlást eredményezhet, amely a tervezett geometriát követő edzés helyett a hőbeviteli mezőt követi.

A hőciklus maradó feszültséget is létrehoz. A martenzit nagyobb térfogatot foglal el, mint a kiindulási ausztenit, miközben a felület és a mag eltérő időpontokban hűl le és alakul át. A felületi nyomó maradó feszültség javíthatja a repedéskezdeményezéssel és a kontaktfáradással szembeni ellenállást, a húzófeszültség vagy a meredek feszültséggradiens azonban elősegítheti a vetemedést és a repedést. A feszültség előjele és nagysága önmagában a keménység alapján nem állapítható meg. Ehhez a geometria, a befogás, a hűtés intenzitása, az ötvözet összetétele és a megeresztés egyaránt hozzájárul.

A lángedzés során oxigén–tüzelőanyag lángot mozgatnak az alkatrészen, majd önedzés vagy külön permetezés következik. Az eljárás nagy felületekhez és javítható gyártási megoldásokhoz is alkalmas, de a láng helyzete, a gázáramlás, a mozgatási sebesség, valamint a kezelő vagy a berendezés szabályozása befolyásolja az ismételhetőséget. Az indukciós hevítés tekercs által létrehozott váltakozó elektromágneses mezőt használ. A frekvencia és a teljesítmény határozza meg az elektromos hevítés eloszlását, míg a tekercs alakja dönti el, hogy tengely, fog, futópálya vagy kijelölt felület hevül-e. Az indukciós eljárás ezért rövid ciklusokkal és korlátozott teljes kemencei hőterheléssel ismételhető mintázatok előállítására alkalmas.

### Az indukciós edzés összehasonlítása a cementálással és a nitridálással

Az indukciós edzés megőrzi az acél eredeti felületi összetételét. Egy 0,40 százalék széntartalmú acél felületén a széntartalom megközelítőleg ezen a szinten marad; csak a fázis és a keménység változik. A cementálás ezzel szemben másképpen működik: a szén egy kisebb széntartalmú acélba diffundál, így kis széntartalmú belső rész fölött nagy széntartalmú felület alakul ki. Ausztenitesítés és edzés után ez a gradiens kemény martenzites kérget és szívósabb, kisebb széntartalmú magot tesz lehetővé. A cementált réteg lényegesen mélyebb lehet egy tipikus indukciós rétegnél, bár a pontos mélység a hőmérséklettől, az időtől, a kemenceatmoszférától, az acélminőségtől és a hűtéstől függ.

A karbonitridálás szenet és nitrogént is juttat az ausztenitbe, és általában martenzites kérget eredményez. A nitrokarbonizálás nem egyszerűen egy rövidebb karbonitridálási ciklus: a szén és a nitrogén a kritikus hőmérséklet alatt a ferritbe diffundál, és rendszerint vas–szén–nitrogén vegyület rétege alakul ki nitrogénnel dúsított diffúziós zóna fölött. A nitridálás szintén az átalakulási tartomány alatt megy végbe, és megfelelő acélokban ötvözeti nitrideket képez. Ezek a termokémiai eljárások megváltoztatják az összetételt; az indukciós edzés általában nem.

Ez a különbség meghatározza az anyagválasztást. Az indukciós edzéshez elegendő széntartalom szükséges a kívánt martenzites keménység eléréséhez, valamint elegendő edzhetőség az előírt mélység biztosításához. A cementálás kis széntartalmú magacél, például cementálható acél alkalmazását is lehetővé teszi, mivel a szenet a felülethez juttatják. A nitridálás különösen az olyan nitridező ötvözőelemek jelenlététől függ, mint az alumínium, a króm, a molibdén vagy a vanádium, és nem igényel ugyanilyen ausztenites edzési ciklust. Egy olyan gyengén ötvözött acél, amely indukciósan csak korlátozottan edzhető, még kaphat hasznos nitridált réteget, míg egy nitridező elemet nem tartalmazó összetétel nem feltétlenül biztosítja a kívánt nitridálási eredményt.

Az indukciós edzés általában jobb helyzeti szabályozást és kisebb teljes vetemedést kínál, mint a hosszú cementálási ciklus, mivel csak a kijelölt tartományokat hevítik, és az alkatrész rövidebb ideig tartózkodik emelt hőmérsékleten. Ez azonban nem jelenti azt, hogy vetemedésmentes. Az egyenetlen tekercscsatolás, az aszimmetrikus falvastagság, a hűtési késedelem és az átalakulási feszültség elhajlíthatja a tengelyeket vagy megváltoztathatja a foggeometriát. A cementálás szélesebb összetétel- és átalakulási gradienseket hoz létre, és méretnövekedést, visszamaradó ausztenitet, valamint edzési vetemedést okozhat, ugyanakkor mély, terhelést hordozó kérget biztosíthat. A nitridálás és a ferrites nitrokarbonizálás elkerüli a tömeges ausztenitesítést és az edzést, ezért a méretváltozás gyakran kisebb; vegyület- és diffúziós rétegüket azonban az adott kopási, súrlódási vagy tribokorróziós környezet követelményeinek megfelelően kell szabályozni.

### Elektronsugaras és lézeresen edzett rétegek

Az elektronsugaras és a lézeres edzés még pontosabban koncentrálja az energiát, mint a láng- vagy a hagyományos indukciós edzés. Az elektronsugár vákuumban adja át az energiát, és keskeny, pontosan pozicionálható ausztenitesített sávokat hozhat létre. A lézeres edzés elnyelt optikai sugarat használ, amelyet gyakran a felületen végigpásztáznak, miközben a teljesítményt, a foltméretet és a mozgatási sebességet a szabályozott hőprofil fenntartásához igazítják. Mindkét eljárás képes összetett pályákat követni, kijelölt fogakat vagy csúszópályákat kezelni, miközben a szomszédos anyag közel eredeti állapotában marad. Rétegeik általában sekélyebbek, mint a mély cementált kéreg, bár a tényleges mélységet a sugárméret, az energiasűrűség, a pásztázási sebesség, az acélminőség és a hőelvonás határozza meg.

A sugaras feldolgozás meredek hőmérséklet-gradienseket hozhat létre. A gyors hűlés finom martenzitet és keskeny átmeneti zónát eredményezhet, megfelelően szabályozott ciklus esetén pedig kevés lehetőség marad a szemcsedurvulásra. Ugyanakkor helyi húzó maradó feszültséget, felületi megolvadást, elégtelen hevítést vagy meglágyult átfedési sávokat is létrehozhat, ha az energiabevitel nem illeszkedik megfelelően az anyaghoz. A lézeres edzés célja rendszerint az olvadáspont alatti tartományban maradás; a lézeres felületi olvasztás vagy ötvözés ettől eltérő művelet, és nem szabad hagyományos lézeres edzésként jelenteni. Az elektronsugaras feldolgozás emellett megköveteli a vákuum, a sugárfókusz, a mozgatási sebesség és az alkatrészgeometria szabályozását.

Az ellenőrzés során nem elegendő egyetlen felületi keménységértéket mérni. Az ISO 18203:2026 az ezen termikus eljárásokkal, valamint a cementálással, a karbonitridálással és a nitridálással előállított felületileg edzett rétegek vastagságával foglalkozik. A felülettől a mag felé végzett keménységprofil meghatározhatja az átmenet helyét, a metallográfiai vizsgálat pedig megkülönböztetheti a martenzitet a ferrittől, a bainittől, a visszamaradó ausztenittől, a vegyületrétegektől, a karbidoktól és a nitridektől. Az ISO 2639:2002 kifejezetten a cementált és edzett kéregmélység meghatározására és ellenőrzésére vonatkozik, és azt a feltételt alkalmazza, hogy a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb legyen, mint 450 HV 1. Ezt a kritériumot nem szabad kritikátlanul minden lézeres vagy indukciós keménységprofilra alkalmazni. Az előírt keménységvizsgálati módszernek, terhelésnek, metszetirányultságnak, mintázatgeometriának, maradó feszültségnek, vetemedésnek és funkcionális érintkezési feltételnek egyaránt összhangban kell lennie az értékelt kezeléssel.

## Az acél kiválasztása és a kéreg, valamint a mag közötti kapcsolat

A kéregedzés a vastartalmú anyag olyan kezelése, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, az ASM International meghatározása szerint lényegesen keményebbé válik a magnál. Ez a meghatározás tulajdonságbeli különbséget ír le, nem pedig egy meghatározott kemenceciklust vagy ötvözetcsaládot. Az acél kiválasztása határozza meg, hogy milyen különbség hozható létre, milyen mélységig terjed, és hogy a mag megőrzi-e szívósságát a felület edzését követően.

A kiindulási állapot ugyanolyan fontos, mint a névleges anyagminőség. A kovácsolási alakítás mértéke, a hengerlési irány, a lágyítás, a normalizálás, a korábbi edzés és megeresztés, a szemcseméret, a szegregáció és a megmunkálási ráhagyás mind befolyásolják a kezelési reakciót. Egy finomszemcsés, normalizált előgyártmányon végzett cementálási ciklus nem eredményez pontosan ugyanolyan alakváltozást vagy magstruktúrát, mint ugyanaz a ciklus egy durva szemcséjű, erősen hidegalakított alkatrészen. Ezért a kezelési előírásokban együtt kell megadni az anyagminőséget, a keresztmetszet méretét, a korábbi megmunkálást, a célzott kéregmélységet, a magkeménységet vagy -szilárdságot, valamint a megengedett alakváltozást.

### Kis széntartalmú acélok cementált kérgekhez

A cementálás olyan acélokhoz alkalmas, amelyek széntartalma elegendő ahhoz, hogy edzés után hasznos martenzites belső szerkezet alakuljon ki, de nem olyan magas, hogy az egész alkatrész túl keménnyé vagy rideggé váljon. Az eljárás magas hőmérsékleten szenet juttat az ausztenites felületbe, ezáltal nagy széntartalmú kéreg alakul ki kisebb széntartalmú belső rész fölött. Cementálás után az alkatrészt ausztenitesítéssel és edzéssel keményítik, amelyet gyakran alacsony hőmérsékletű megeresztés követ. A felület ekkor nagy széntartalmú martenzitet, visszamaradt ausztenitet és karbidokat tartalmazhat, miközben a mag az edzhetőségétől és a keresztmetszet méretétől függően kisebb széntartalmú martenzites, bainites vagy vegyes szerkezetet alakít ki.

A gyakori cementáló acélok közé tartozik a SAE 1020, a SAE 8620, a SAE 4320, az AISI 9310, az EN 10084 16MnCr5 és az EN 10084 20MnCr5. Ezek a jelölések nem jelentik azt, hogy minden felsorolt anyagminőség azonos kérget eredményez. A SAE 1020 viszonylag kis ötvözőtartalmú és korlátozott magedzhetőségű, ezért egy vastag keresztmetszetben edzés után a kéreg alatt ferrit és perlit, illetve bainit maradhat vissza. A SAE 8620 és a SAE 4320 olyan kombinációban tartalmaz krómot, nikkelt és molibdént, amely növeli az edzhetőséget, és nagyobb keresztmetszetekben is erősebb magat biztosít. A nikkelt, krómot és molibdént tartalmazó AISI 9310 olyan alkalmazásokban használatos, ahol mély kéregre és nagy mag- szilárdságra van szükség, de ennél az anyagnál is szabályozni kell az ausztenitesítést, az edzést és a megeresztést.

A szénpotenciált és a cementálási hőmérsékletet az acél ötvözőtartalmának és a szükséges felületi széntartalomnak megfelelően kell megválasztani. A túlzott felületi széntartalom karbidhálózatok, túl nagy mennyiségű visszamaradt ausztenit és méretinstabilitás kialakulását okozhatja a jobb működőfelület helyett. A szénprofil szintén fontos: a hirtelen átmenet feszültségkoncentrációt okozhat, míg a megfelelően fokozatos kéreg a terhelést egyenletesebben adja át a magnak. A tényleges kéregmélység nem állapítható meg pusztán a felületi keménységből.

A cementált alkatrészeket gyakran mind a tényleges kéregmélység, mind a mag tulajdonságai alapján írják elő. Az ISO 2639:2002 a cementált és edzett kéregmélység meghatározásával és igazolásával foglalkozik; az alkalmazhatóság meghatározására olyan keménységi kritériumot használ, amely szerint a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1. Ezért a felülettől a középpont felé végzett keménységprofil informatívabb, mint egyetlen, a felületen mért Rockwell- vagy Vickers-érték. A metallográfiai vizsgálat szintén szükséges lehet az oxidáció, a karbidkiválás, a visszamaradt ausztenit, a dekarbonizáció és a kedvezőtlen átmeneti zóna azonosításához.

### Az ötvözés hatása a nitridálásra és az indukciós edzésre

A nitridáláshoz és a ferrites nitrokarbonizáláshoz nem ugyanaz az acélkémia vagy fázisciklus szükséges, mint a cementáláshoz. Nitridálás során a nitrogén a kritikus hőmérséklet alatt diffundál a ferritbe, míg ferrites nitrokarbonizáláskor a szén és a nitrogén diffundál a ferritbe. A létrejövő felület vasnitrid-komponensréteget tartalmazhat, amelyet gyakran olyan fázisokkal írnak le, mint az ε-Fe₂–₃N és a γ′-Fe₄N; ez alatt ötvözött nitrideket tartalmazó diffúziós zóna található. A kezelés során a mag nem alakul át nagy széntartalmú martenzitté. A mag előzetes állapotának már eleve biztosítania kell a szükséges szilárdságot és szívósságot.

Az alumínium, a króm, a molibdén és a vanádium fontos nitridképző elemek. Finom, eloszlatott ötvözött nitrideket hoznak létre, amelyek növelik a diffúziós zóna keménységét, és javítják a képlékeny alakváltozással szembeni ellenállást. Az olyan acélok, mint az EN 10085 31CrMoV9 és az EN 10085 34CrAlNi7-10, nitridálási alkalmazásokhoz kapcsolódnak, mivel a króm, a molibdén és a vanádium, az utóbbi anyagminőség esetében pedig az alumínium is elősegíti a nitridek képződését. A közönséges szénacélok képesek nitrogént felvenni, de általában nem alakítanak ki ugyanilyen stabil, ötvözött nitridekkel létrehozott szilárdító hatást. A túlzott hangsúly a felületi keménységen el is fedheti a komponensréteg szerepét a súrlódás, a kopás, a korrózió és a berágódás szempontjából; vastagságának és fázisegyensúlyának illeszkednie kell az érintkezési feltételekhez.

#### Megeresztési összeférhetőségi figyelmeztetés

Ha a nitridálás során az alkatrész a korábbi megeresztési hőmérséklete fölé kerül, a mag a kezelés közben meglágyulhat, miközben a felület keményebbé válik.

A nitridálást rendszerint edzett és megeresztett acélon végzik. A megeresztési hőmérsékletnek meg kell haladnia a tervezett nitridálási hőmérsékletet, különben a mag a kezelés során meglágyulhat. Ez a követelmény jól szemlélteti, hogy az anyagminőség nem választható ki a technológiai sorrendtől függetlenül. Egy olyan acél, amely nitridálás előtt megfelelő szakítószilárdsággal rendelkezik, elveszítheti szilárdságának egy részét, ha a megeresztési állapota nem megfelelő.

Az indukciós edzés ismét más eljárás. Nem juttat be számottevő mennyiségű szenet vagy nitrogént; ehelyett a lokalizált elektromágneses hevítés ausztenitet hoz létre a meglévő felületi összetételben, majd önedzés vagy külső edzés következik, amely martenzitet eredményez. Az ISO 18203:2026 a láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzéssel létrehozott felületedzett rétegekre, valamint a cementálásból, karbonitridálásból és nitridálásból származó rétegekre vonatkozik. Indukciós edzés esetén a széntartalom, a korábbi perlit- vagy ferriteloszlás, a szemcseméret, az elektromos tulajdonságok, a frekvencia, a teljesítménysűrűség, a pásztázási sebesség és az edetés késedelme egyaránt befolyásolják az edzett profilt.

Az AISI 1045 megfelelő keresztmetszetekben általában alkalmas hasznos indukciósan edzett réteg létrehozására, míg az AISI 4140 a króm és a molibdén révén nagyobb magedzhetőséget biztosít. Ugyanaz a hevítési program nem vihető át egyik anyagminőségről a másikra az ausztenitesített rétegmélység, az edzés intenzitása és a repedésérzékenység ellenőrzése nélkül. Egy felület akkor is meghibásodhat, ha eléri a martenzites keménységet, amennyiben az átmenet túl hirtelen, vagy ha a kezeletlen mag szilárdsága nem megfelelő.

### A mag edzhetősége, szívóssága és a keresztmetszet mérete

Átedzhetőség **Átedzhetőség** Az acél képessége arra, hogy lehűlés közben egy adott mélységig martenzitet alakítson ki; ez különbözik a létrejött martenzit keménységétől.

Az edzhetőség annak képessége, hogy az acél edzés során egy adott keresztmetszeten belül martenzitet képezzen; ez nem azonos a keménységgel. A martenzit keménységét nagyrészt a szén szabályozza, míg az olyan ötvözőelemek, mint a mangán, a króm, a nikkel és a molibdén általában késleltetik a perlit- és bainitátalakulást, ezáltal növelik az edzhetőséget. A Jominy-végszórásos vizsgálat eredménye, valamint a számított vagy mért hűlési görbe segíthet az anyagminőség és a keresztmetszet méretének a kialakuló magstruktúrával való összekapcsolásában.

Egy SAE 8620 acélból készült vékony fogaskerék magja nagyrészt martenzites lehet, míg ugyanabból az acélöntetből készült vastag tengely közepe kisebb keménységű bainitet vagy ferritet tartalmazhat. Ez a különbség hatással van a kifáradási szilárdságra, az ütési viselkedésre, a méretváltozásra, valamint arra a megtámasztásra, amelyet a mag gördülő vagy csúszó érintkezés esetén a kéregnek nyújt. Egy nagyon kemény kéreg gyenge magon összeomolhat, megrepedhet, vagy lehetővé teheti a felszín alatti kifáradást még akkor is, ha a felületi keménységről szóló tanúsítvány megfelelőnek tűnik.

A szívósság szintén korlátokat szab. A szén- és ötvözőtartalom növelése emelheti a magkeménységet, ugyanakkor csökkentheti a bemetszésekkel, a köszörülési sérülésekkel és az edzési feszültségekkel szembeni tűrőképességet. A nikkel gyakran javítja a szívósságot, míg a túlzott karbidképződés vagy a durva ausztenitszemcsék ronthatják. A szükséges kompromisszum a terhelési módtól függ: egy cementált fogaskerékfog, egy nitridált forgattyústengely-csap és egy indukciósan edzett sínalkatrész nem ugyanazokat a követelményeket támasztja.

A keresztmetszet mérete meghatározza a hűlési sebességet, ezáltal a mag átalakulását is. Az edzés intenzitása, az alkatrész elhelyezése, az olaj vagy polimer megválasztása, a keverés, valamint a megszakított vagy sajtolóedzés mind hatással vannak az alakváltozásra és a maradó feszültségre. A korábbi megmunkálás és a helyi geometria szintén fontos; az éles vállak, a reteszhornyok és a vékony fogak másképpen melegszenek fel és hűlnek le, mint az agyak vagy a tengelyek. Alakváltozásra érzékeny alkatrészeknél kisebb edzhetőségű acél választható sekélyebb kezeléssel, vagy nagyobb edzhetőségű anyagminőség párosítható enyhébb edzéssel, de egyik megoldás sem tekinthető biztonságosnak vizsgálatok nélkül.

Az ellenőrzésnek kapcsolatot kell teremtenie az előírt kéreg és az alkatrész tényleges működése között. Szükség lehet keménységprofilokra, magkeménység-mérésre, metallográfiára, a visszamaradt ausztenit mérésére, méretellenőrzésre és repedésvizsgálatra is. Az ISO 18203:2026 keretet biztosít a termikus és termokémiai eljárásokkal létrehozott felületedzett rétegek vastagságának méréséhez; az ISO 2639:2002 kifejezetten a cementált és edzett kéregmélység szempontjából releváns. Az alapelv egyszerű: a kéregmélység, a kéregszerkezet, a maradó feszültség és a mag állapota egyetlen tervezési feladatot alkot. A kemény kéreg nem képes kiegyenlíteni a nem megfelelő magot.

## Kéregmélység, keménységprofilok és az ISO szerinti ellenőrzés

A felületi keménység értéke nem azonos a kéregmélység mérésével. Az ASM International meghatározása szerint a kéregedzés a vastartalmú anyag olyan kezelése, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a magnál. Ez a meghatározás a keménységi gradiens központi szerepét emeli ki: nem csupán az a kérdés, hogy milyen kemény a felület, hanem az is, hogyan változik a keménység a felülettől mért távolsággal, és hol ér véget az edzett réteg.

A válasz a kezeléstől függ. A cementálás szenet juttat egy viszonylag kis széntartalmú belső tartományba, amelyet rendszerint ausztenitesítés és edzés követ, így a dúsított felületi réteg főként martenzitté alakul. A karbonitridálás szenet és nitrogént juttat az ausztenitbe, és szintén rendszerint martenzites kérget hoz létre. A nitridálás és a ferrites nitrokarbonitridálás a kritikus átalakulási hőmérséklet alatt zajlik, lehetővé téve a nitrogén, illetve a nitrogén és a szén ferritbe történő diffúzióját. Diffúziós zónáik, vegyület- vagy összetett rétegeik, kiválásaik és keménységi gradienseik nem értelmezhetők úgy, mintha cementált martenzitről lenne szó.

A láng-, indukciós, elektronnyaláb- és lézeres edzéshez nincs szükség a felületi kémiai összetétel megváltoztatására. Ezek a már meglévő összetételt helyileg felhevítik, és az ausztenitképződésre, majd önedzésre vagy alkalmazott edzésre támaszkodnak. Az így létrejövő martenzites réteg és a mag között éles átmenet alakulhat ki, míg a cementált réteg rendszerint széntartalom-függő gradienst mutat, és maradó ausztenitet, karbidokat vagy egyéb átalakulási termékeket is tartalmazhat. A boridálás és a kromozás egy újabb típusú felületi réteget hoz létre, amelyben gyakran kemény boridokat vagy kromidot tartalmazó reakciós zónák dominálnak, nem pedig a hagyományos, szénnel dúsított martenzites kéreg.

Következésképpen a „kéregmélységet” mindig rögzített definícióhoz, mérési terheléshez, tájoláshoz és elfogadási kritériumhoz kell kötni. A kemence- vagy indukciós technológiai előírásban rögzített folyamatmélység nem bizonyítja a kész alkatrészen mért mélységet.

### ISO 18203:2026 és a felületedzett réteg vastagsága

Az ISO 18203:2026 és az ISO 2639:2002 egymáshoz kapcsolódó, de eltérő ellenőrzési területeket fed le.
| Szabvány | Elsődlegesen leírt alkalmazás | Fontos korlátozás |
|---|---|---|
| ISO 18203:2026 | A termikus és termokémiai felületi keményítéssel létrehozott rétegek vastagsága | A közölt kritériumnak meg kell felelnie a kezelésnek és a réteg meghatározásának |
| ISO 2639:2002 | Cementált és keményített kéregmélység | Nem alkalmazható automatikusan nitridált, nitrokarbonizált, bóridált vagy lézerrel keményített rétegekre |

Az ISO 18203:2026 átfogó keretet biztosít a termikus és termokémiai módszerekkel létrehozott felületedzett rétegek vastagságának meghatározásához. A szabvány hatálya kiterjed a láng-, indukciós, elektronnyaláb- és lézeres edzésre, valamint a karbonitridálásra, cementálásra és nitridálásra. Ez a hatókör azért fontos, mert elutasítja azt az általános feltételezést, hogy a kéregedzés kizárólag cementálást jelent.

Helyi termikus kezelések esetén az edzett réteg hőciklus és fázisátalakulás révén jön létre. A mérés rendszerint a felülettől az érintetlen anyag felé végzett keménységmérésből áll. A mélységet ezt követően az alkalmazandó eljárásban meghatározott keménységátmenet vagy más előírt határ alapján adják meg. Termokémiai kezeléseknél a mért réteg a kezeléstől és a vizsgálat céljától függően keménység, metallográfiai vizsgálat, kémiai összetétel vagy ezek kombinációja alapján határozható meg.

Az ISO 18203:2026 szabványt ezért mérési keretként kell értelmezni, nem pedig úgy, mint annak állítását, hogy egyetlen számszerű kritérium minden acélra és kezelésre azonos módon alkalmazható. A nitridált réteg egy vékony vegyület- vagy összetett rétegből és egy alatta elhelyezkedő diffúziós zónából állhat. A vegyületréteg keményebb lehet, mint az alatta lévő diffúziós zóna, de nem tekinthető automatikusan a teljes nitridált mélységgel azonosnak. Ferrites nitrokarbonitridálás esetén a fehér réteget és a diffúziós zónát külön kell jelenteni. A cementált és edzett kéreg ezzel szemben fokozatos keménységi profillal értékelhető, amely a nagy felületi keménységtől a mag felé csökken.

A metallográfiai vizsgálat látható határokat jelölhet ki, például a vegyületréteg és a diffúziós zóna közötti határfelületet, egy átalakulási határt vagy a maratási reakció megváltozását. A keménység alapján meghatározott határ ettől eltérő. Ez egy bemérési sorozatból és egy előírt határkeménységből kiszámított hely. A két határ nem feltétlenül esik egybe. Egy látható átmenet kémiailag vagy szerkezetileg jelentős lehet anélkül, hogy számottevő keménységváltozást okozna; ezzel szemben a keménység csökkenése túlnyúlhat egy olyan határon, amely a maratott keresztmetszeten jól elkülönülőnek látszik.

A különbség különösen fontos indukciós, láng-, elektronnyaláb- vagy lézeres edzés után. A martenzit és az eredeti mag közötti metallográfiai határ a hőmérséklet-gradiensek, a kiindulási mikroszerkezet és az edzési körülmények miatt szabálytalan lehet. A keménységmérés alapján meghatározott funkcionális átmenet ettől eltérő távolságban helyezkedhet el. A mérés iránya szintén számít: változó keresztmetszetű, görbült vagy egymást átfedő hevített zónákkal rendelkező alkatrész esetén az edzett réteg vastagsága nem feltétlenül állandó.

Az ISO 18203:2026 ezért olyan jelentéstételt támogat, amely megadja az alkalmazott módszert, a bemérési sorozat vagy a metszet helyét, a keménységi skálát és a terhelést, valamint a rétegvastagság meghatározásához használt definíciót. A „kéregmélység: 1,2 mm” megadás önmagában hiányos, hacsak a jelentés nem rögzíti, hogy keménység alapján meghatározott mélységről, metallográfiai mélységről, teljes rétegvastagságról vagy technológiai előírás szerinti célértékről van-e szó.

### ISO 2639:2002 és a cementált kéreg mélysége

Az ISO 2639:2002 szabvány kifejezetten a cementált és edzett kérgek mélységének meghatározására és ellenőrzésére vonatkozik. Nem univerzális módszer nitridált, nitrokarbonitridált, boridált vagy lézeresen edzett rétegek vizsgálatára. Az ismert effektív kéregmélység-meghatározási módszer keménységmérésen alapul, és az effektív mélységet rendszerint addig a pontig veszik, ahol a keménység 550 HV 1 értékre csökken. A szabvány alkalmazhatósági feltételét szintén meg kell adni: a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1.

HV 1 **HV 1** Vickers-keménységmérés névleges 1 kgf vizsgálati erővel, körülbelül 9.807 N erővel végezve.

Ez a feltétel megakadályozza a módszer minősítés nélküli alkalmazását olyan esetekben, amikor a mag túl kemény marad, vagy amikor a keménységi profil nem biztosítja a kéreg és a mag között elvárt elkülönülést. A HV 1 jelölés 1 kgf, azaz megközelítőleg 9,807 N vizsgálati erővel mért Vickers-keménységet jelent. A terhelés nem pusztán formai részlet. Az erő megváltoztatása módosítja a lenyomat méretét, a helyi fázisokra való érzékenységet és esetenként a megadott értéket is, különösen felület, karbid, pórus vagy éles mikroszerkezeti határ közelében.

Az ISO 2639:2002 szabvány cementált acélokhoz alkalmas, mivel a cementálás rendszerint a szénkoncentrációhoz és az ezt követő edzési átalakuláshoz kapcsolódó keménységi gradienst hoz létre. A kis széntartalmú mag a határkeménység alatt maradhat, miközben a szénben gazdag felület nagy széntartalmú martenzitté alakul. A bemérési sorozat ekkor a felülettől a mag felé csökkenő profilt mutathat, és interpolációval pontosabban meghatározható az előírt keménységi határ, mint az egyes lenyomatok közötti távolság alapján.

Az eredmény a mért effektív kéregmélység, amely nem feltétlenül azonos a cementálási ciklussal elérni kívánt mélységgel. A kemence hőmérséklete, a szénpotenciál, az idő, az acél összetétele, a kiindulási szemcseszerkezet, az edzés intenzitása, a megeresztés és a felület állapota mind befolyásolja a végső profilt. Előfordulhat, hogy egy alkatrész megfelel a diffúziós időből számított technológiai mélységnek, mégsem teljesíti a keménységi követelményt, mert az edzés túl sok bainitet eredményezett, vagy a megeresztés csökkentette a felületi keménységet. Ezzel szemben a nagy felületi keménység önmagában nem bizonyítja, hogy alatta megfelelő vastagságú edzett anyag található.

A karbonitridált kérgek körültekintést igényelnek. Az ISO 2639:2002 cementált és edzett kérgekre vonatkozik, míg a karbonitridálás szenet és nitrogént egyaránt bejuttat, és módosíthatja az edzhetőséget, a maradó ausztenit mennyiségét, a kiválásokat és a keménységi profil alakját. Ha a szabványt karbonitridált termékre alkalmazzák, a rajznak, a műszaki előírásnak vagy az ellenőrzési tervnek ezt az alkalmazhatóságot kifejezetten rögzítenie kell; az eredményt nem szabad úgy bemutatni, mintha a karbonitridálás és a cementálás azonos mikroszerkezetet hozna létre.

A „teljes kéregmélység” és az „effektív kéregmélység” szintén különböző fogalmak. A teljes kéregmélység a teljes, kémiailag vagy metallurgiai szempontból módosult réteget jelentheti, beleértve azokat a tartományokat is, amelyek keménysége az effektív határérték alatt van. Az effektív kéregmélység keménységi kritériumhoz kötött egyezményes fogalom, például cementált és edzett kéreg esetén az 550 HV 1 értékhez. Egyik fogalom sem azonos automatikusan a szén diffúziós távolságával. Kémiai elemzéssel meghatározott szénprofil messzebbre terjedhet, mint az a mélység, amely teljesíti a keménységi követelményt, különösen akkor, ha a mag edzhetősége kicsi, vagy ha az edzés vegyes átalakulási termékeket hoz létre.

### HV 1, keménységi bemérések és a 450 HV 1 kritérium

A Vickers-keménységi bemérés a kezelt felülettől a mag felé egymást követő lenyomatok sorozatát helyezi el. A lenyomatok közötti távolságnak elég kicsinek kell lennie a gradiens felbontásához, ugyanakkor elég nagynak ahhoz, hogy a szomszédos lenyomatok vagy a felületi él ne befolyásolja egymást. Az első lenyomatot rendszerint nem közvetlenül az élre helyezik, mivel az énhatás, a dekarbonizáció, az oxidáció, az érdesség és a görbület torzíthatja az értéket.

A jelentésben rögzíteni kell a metszet tájolását, a felület előkészítését, az egyes lenyomatok felülettől mért távolságát, a HV 1 eredményeket, valamint a határ kiszámításához használt módszert. Egyetlen felületi mérési értékből nem állapítható meg, hogy a profil fokozatosan csökken-e, egy lágy felszín alatti tartomány fölött keménységi csúcs található-e, vagy a vegyületréteg által okozott platót ér el. Fogaskerékfog, tengely vagy szabálytalan keresztmetszet esetén több bemérésre lehet szükség, mivel az összetett geometrián a hevítés, a cementálás és az edzés ritkán egyenletes.

Az ISO 2639:2002 szabvány szerint vizsgált cementált kéreg esetében nem szabad összekeverni az 550 HV 1 effektív mélységi kritériumot a kéregmélység háromszorosánál előírt 450 HV 1 alatti feltétellel. Az 550 HV 1 érték határozza meg az előírt effektív határt; a 450 HV 1 alatti feltétel azt állapítja meg, hogy a keménységi profil alkalmas-e a módszer alkalmazására. Ez utóbbi nem a kéregmélység univerzális definíciója, és nem jelenti azt, hogy minden kéregnek 450 HV 1 értéknél kell végződnie.

A nitridálás jól szemlélteti, miért fontos ez a különbségtétel. A nitridkiválás nagy felületi keménységet hozhat létre, amely egy hosszú diffúziós zónán keresztül csökken, miközben a mag viszonylag nagy keménységű marad. A 450 HV 1 vagy 550 HV 1 határ alkalmatlan lehet a funkcionális nitridált réteg leírására. Metallográfiai vizsgálatra, nitrogénprofil-elemzésre, mikroszerkezeti azonosításra vagy technológiaspecifikus keménységi kritériumra lehet szükség. Ugyanez az óvatosság vonatkozik a ferrites nitrokarbonitridálásra is, ahol a vegyületréteg vastagságát és a diffúziós zóna mélységét külön kell jelenteni, ha mindkettő befolyásolja az üzemi viselkedést.

Ezért az ellenőrzésnek összhangban kell állnia a kezeléssel és az állított tulajdonsággal. A keménységprofilok hatékonyak a transzformációs keményítéssel kialakított rétegek vizsgálatára, de nem helyettesítik a metallográfiai vagy kémiai profilozást, amikor a releváns határ összetétel- vagy fázisalapú. Az ISO 18203:2026 átfogóbb keretrendszert biztosít, míg az ISO 2639:2002 meghatározott módszert ad a cementált kéreg vizsgálatára. Egyik szabvány sem teszi a „kéregmélységet” önmagát magyarázó számmá.

## Metallográfia: az edzett kéreg értelmezése

A keménységprofil profilt ad, nem pedig magyarázatot a mikroszerkezetre. A metallográfia megmutatja, miért olyan alakú a profil: hogy a kéreg nagy széntartalmú martenzitet, bainitet, karbidokat, nitrideket vagy visszamaradt ausztenitet tartalmaz-e; hogy a kéreg és a mag közötti átmenet fokozatos vagy hirtelen-e; valamint hogy hibák megszakították-e az edzett réteget. Az ASM International metallográfiai útmutatása a mikroszkópos vizsgálatot annak eszközeként kezeli, amely a technológia, a fázisösszetétel és a hibák, valamint az üzemi viselkedés közötti kapcsolat feltárására szolgál, nem pedig a keménység dekoratív megerősítésére.

Ez a különbségtétel azért fontos, mert az ASM a kéregkeményítést olyan vastartalmú anyag hőkezeléseként határozza meg, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a magnál. A felületet szénnel, nitrogénnel vagy mindkettővel dúsíthatták, illetve a meglévő összetételt helyi hevítéssel alakíthatták át. Az így létrejövő mikroszerkezet a technológiai hőmérséklettől, a hűtési sebességtől, az ötvözőtartalomtól és az ezt követő megeresztéstől függ.

![Az acél felületi edzésének módszerei](/images/uploads/3d7c300c-bc91-4f45-a5d2-31a64fb3cc7d/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-metallographic-cross-section-revealing-a-hardened-ca-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/3d7c300c-bc91-4f45-a5d2-31a64fb3cc7d/wiki-inline-a-polished-and-etched-steel-metallographic-cross-section-revealing-a-hardened-ca-1920x1288.avif "Kép nagyítása — Az acél felületi edzésének módszerei")Metallography reveals the phases and defects behind a measured hardness profile.

### Darabolás, beágyazás, polírozás és maratás

A próbatestnek reprezentálnia kell a munkafelületet és annak orientációját. A keresztmetszetet rendszerint a kezelt felületre merőlegesen vágják ki, és a kéreg mögött elegendő anyagot kell hagyni ahhoz, hogy a mag is a metszetbe kerüljön. A darabolás során korlátozni kell a felmelegedést és a mechanikai deformációt; az elégetett vagy elkenődött él technológiai hibának tűnhet, és elfedheti a valódi határfelületet. Fog esetében, tengelynél vagy csapágygyűrűnél a metszet helye szintén fontos, mivel a görbület, a keresztmetszet vastagsága és a helyi hűtési feltételek hatással vannak a kéregre.

A kis darabokat gyantába ágyazzák, melegen préselhető gyantával vagy hidegen kötő rendszerrel. A beágyazóanyagnak meg kell támasztania a vékony éleket anélkül, hogy kitöltené a repedéseket vagy kihúzná a rideg vegyület-rétegeket. A csiszolás egyre finomabb csiszolóanyagokkal folytatódik, majd gyémántszuszpenzióval vagy kolloid szilícium-dioxiddal végzett polírozás következik. A túlzott nyomás ellapíthatja a felületet, elhúzhatja a lágy visszamaradt ausztenitet, illetve a nitrideket és karbidokat elkenheti a metszeten. A végső polírozás ezért metallurgiai művelet, nem csupán egy fénykép elkészítését megelőző előkészítés.

A maratás a különböző területek szelektív megtámadásával feltárja a fázishatárokat és az összetételi gradienseket. A szénacéloknál és a gyengén ötvözött acéloknál gyakran 2%-os nitaloldatot használnak, míg a pikrál vagy más marószerek jobb kontrasztot adhatnak a megeresztett martenzit, a bainit és a karbidok között. A nital hatására egy oxidfilm, dekarbonizált réteg vagy enyhén megtámadott, visszamaradt ausztenitet tartalmazó terület megtévesztően jellegtelennek tűnhet. A nitridált és nitrokarbonizált felületek gyakran gondos polírozást és megfelelő marószert igényelnek, mivel a vegyület-réteg vékony, kemény, és könnyen eltörik vagy leválik.

A polírozott, maratás nélküli állapotot szintén meg kell vizsgálni. Ez feltárhatja a pórusokat, repedéseket, zárványokat, oxidfilmeket, a vegyület-réteg leválását és a polírozás során keletkező kihúzódásokat, amelyeket a maratott kép elfedhet. Az optikai mikroszkópia általában elegendő a kéregprofilok és a főbb transzformációs termékek vizsgálatához; pásztázó elektronmikroszkópiára, elektron-visszaszórásos diffrakcióra, mikropróba-analízisre vagy röntgendiffrakcióra lehet szükség, ha a fázisazonosítás vagy a nitrogén eloszlása optikailag nem oldható fel.

### Martenzit, bainit, karbidok, nitridek és visszamaradt ausztenit

A cementált kéreg ausztenitesítés és edzés után rendszerint nagy széntartalmú martenzitet tartalmaz, gyakran bizonyos mennyiségű visszamaradt ausztenittel és karbidrészecskékkel együtt. A felület durvább szemcséjű vagy erősebben ötvözött lehet a felszín alatti rétegnél, ha a szénpotenciált, a hőmérsékletet vagy a hőntartási időt nem szabályozták megfelelően. A kisebb széntartalmú belső rész az acélminőségtől és az edzés intenzitásától függően kisebb keménységű martenzites, bainites vagy megeresztett szerkezetté alakul. A kéreg és a mag közötti átmenetet változó szerkezetként kell értelmezni, nem egyszerűen határvonalként.

A karbonitridálás szenet és nitrogént juttat az ausztenitbe, és edzés után rendszerint martenzites kérget hoz létre. A nitrogén javíthatja a felület közelében az edzhetőséget, a túlzott dúsulás azonban növelheti a visszamaradt ausztenit mennyiségét, illetve hűlés után nitridek képződéséhez vezethet. Mind a cementált, mind a karbonitridált acéloknál a fel nem oldódott ötvözött karbidok, a karbidhálózatok, a durva korábbi ausztenitszemcsék és a helyileg lágy transzformációs termékek technológiai vagy ötvözet-ellenőrzési problémára utalnak.

Bainit martenzites kéreg alatt fordulhat elő, ahol a hűlés lassabb, vastag keresztmetszetekben, illetve megszakított edzés után. Jelenléte önmagában nem jelent hibát; jelentőségét a mennyisége, morfológiája, keménysége és elhelyezkedése határozza meg. Önmagában egy sötéten maródó sáv nem alkalmas megbízható fázisazonosításra.

A nitridálás alapvetően különbözik a cementálástól és a karbonitridálástól. A nitrogén a kritikus hőmérséklet alatt diffundál a ferritbe, ezért nincs szükség ausztenitből martenzitté végbemenő edzési átalakulásra. A diffúziós zóna krómot, molibdént, vanádiumot vagy alumíniumot tartalmazó acélokban ötvözöttnitrid-kiválásokat tartalmazhat, miközben a felületen vas-nitridokból álló vegyület-réteg alakulhat ki, amelynek gyakori fázisai az ε-Fe₂–₃N és a γ′-Fe₄N. A ferrites nitrokarbonizálás szintén a kritikus hőmérséklet alatt juttat szenet és nitrogént az anyagba, és rendszerint a cementált martenzites kéreg helyett a nitrogén- és széndiffúziós zóna fölött kialakuló vegyület-réteget hoz létre.

A visszamaradt ausztenit különösen fontos a cementált és karbonitridált rétegekben. Maratás után világosnak tűnhet, de az optikai kontraszt nem perdöntő. A túlzott mennyiségű visszamaradt ausztenit üzem közben vagy köszörülés során átalakulhat, megváltoztatva a méreteket és a maradó feszültséget. A metallográfiát röntgendiffrakcióval, mágneses módszerekkel vagy gondosan kalibrált kvantitatív mikroszkópiával lehet kiegészíteni.

### Vegyület-rétegek, repedések, porozitás és határfelületek

A nitrokarbonizált vegyület-réteget vastagság, folytonosság, fázisösszetétel, porozitás és tapadás szempontjából kell értékelni. A vékony, folytonos réteg jelentősen eltérhet a porózus vagy repedezett rétegtől még akkor is, ha mindkét felület mikrokeménysége hasonló. A külső felület közelében található pórusok, a túlzott ε-fázis, a rideg, folytonos hálózatok, valamint a vegyület-réteg és a diffúziós zóna határfelületén bekövetkező leválás hatással lehet a súrlódásra, a kopásra és a tribokorrózióra. Az alatta lévő diffúziós zónának a várt kiválásokat és a mag felé fokozatosan változó szerkezetet kell mutatnia.

A cementált és karbonitridált metszeteket dekarbonizáció, oxidáció és szemcsehatár-oxidáció szempontjából is ellenőrizni kell. A dekarbonizáció alacsony széntartalmú ferrites vagy kis martenzittartalmú sávként jelenik meg a felületen, és csökkentheti a terhelésviselő képességet. Szemcsehatár-oxidáció a korábbi ausztenitszemcsék határai mentén alakul ki a felület közelében, amikor az oxidáló kemenceatmoszféra behatol, mielőtt a szénnel való dúsulás befejeződne. A réteg sekély lehet, mégis káros, mivel az oxidált szemcsehatárok repedésindulási útvonalakat biztosítanak. Az oxidfilmeket, reveképződményeket és nemfémes zárványokat nem szabad ötvözött fázisokkal összetéveszteni.

Az edzési repedések rendszerint éles, szabálytalan hasadékok, amelyek a felületről vagy feszültségkoncentrátorokból indulnak ki; ha az edzés során keletkeztek, gyakran oxidmentes, friss törési felületeket mutatnak. A metallográfia megkülönböztetheti ezeket az előkészítési repedésektől, amelyek gyakran a polírozott felületnél végződnek, vagy a beágyazás és a csiszolás során keletkezett sérüléseket követik. A köszörülési égés újramegeresztett vagy újraedzett sávot, megváltozott maratási viselkedést és húzó maradó feszültséget hozhat létre anélkül, hogy nyilvánvaló, nyitott repedés keletkezne.

A deformációval kapcsolatos hibák vizsgálatához a geometriát és a szerkezetet egyaránt ellenőrizni kell. Az alkatrész mikroszerkezete lehet elfogadható, miközben a mérettűréseket nem teljesíti, mert az egyenlőtlen transzformációs alakváltozások, a hőmérséklet-gradiensek vagy a maradó feszültségek hajlást, ovalitást vagy fogprofil-változást okoztak. A metallográfia önmagában nem képes a deformáció mérésére, ezért méretellenőrzéssel és szükség esetén maradó feszültségméréssel kell kiegészíteni.

A metallográfiai kéregmélység és a keménységgel meghatározott kéregmélység összefügg, de nem felcserélhető fogalmak. Az ISO 2639:2002 a cementált és edzett kéregmélységet keménységprofil alapján határozza meg, és meghatározott kritériumot alkalmaz, amely a kéregmélység háromszorosánál kisebb mint 450 HV 1 keménységet ír elő. Az ISO 18203:2026 a láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzéssel, valamint a karbonitridálással, cementálással és nitridálással létrehozott felületedzett rétegekre terjed ki. A mikrokép azonosíthatja a látható transzformációs határt, a diffúziós zónát vagy a vegyület-réteget, míg a keménységmódszer egy meghatározott mechanikai küszöbérték helyét jelöli ki. Mindkét leírás hasznos, de egyiket sem szabad a másik megnevezéseként jelenteni.

## Kéregedzett acélok tribológiája és tribokorróziója

A kéregedzés nem egyetlen tribológiai állapotot jelent. Az ASM International meghatározása szerint ez olyan vasalapú anyagkezelés, amelynek során az anyag felületi rétege, vagyis a kérge, lényegesen keményebbé válik a maganyagánál. Ez a keményebb réteg megváltoztatja az érintkezést, hatása azonban attól függ, hogy milyen terhelés éri az érintkezést, és hogyan alakították ki a felületet. Egy kenés mellett gördülő-csúszó érintkezésben működő edzett fogaskerékfog nem ugyanazon folyamat révén megy tönkre, mint egy határkenésben működő nitridált szelepalkatrész vagy egy elektrolitnak kitett nitrokarbonizált tengely.

A különbség azért lényeges, mert a kéregedzési kezelések eltérő összetételű fázisokat, rétegvastagságokat és maradó feszültségeket hoznak létre. A cementálás nagy széntartalmú felületet alakít ki kisebb széntartalmú belső rész felett, amelyet rendszerint ausztenitesítés, edzés és megeresztés követ a mély martenzites kéreg kialakítása érdekében. A karbonitridálás szenet és nitrogént juttat az ausztenitbe, és rendszerint a martenzitképződésre támaszkodik. A nitridálás nitrogént juttat a ferritbe, míg a ferrites nitrokarbonizálás a kritikus hőmérséklet alatt egyaránt szenet és nitrogént vezet be. Ez utóbbi kezelések nitrogéndiffúziós zónát, valamint – amennyiben a technológiai feltételek lehetővé teszik – vas-szén-nitrogén vegyület-réteget hozhatnak létre. Súrlódási és korróziós viselkedésük nem vezethető le a cementált acél viselkedéséből pusztán azért, mert mindegyiket kéregedzettnek nevezik.

### Kopási mechanizmusok és érintkezési kifáradás

A mély martenzites kéreg elsősorban teherhordó szerkezetként működik. Keménysége ellenáll a koptató barázdálásnak, a tapadó kapcsolódási gócok növekedésének és az érintkezési felület közelében bekövetkező képlékeny alakváltozásnak, miközben a szívósabb maganyag ütés és ismételt hajlítás esetén megtámasztja a kérget. Ez a kombináció fontos a fogaskerekek, bütykök és erősen terhelt gördülő-csúszó érintkezések esetében. A nagy felületi keménység azonban nem akadályozza meg a mikrogödrösödést, a gödrösödést, a berágódást vagy a kéregrepedést. Az érintkezési feszültség, a csúszási arány, a beállítási pontosság, a felületi érdesség, a zárványok, a visszamaradt ausztenit, a karbidok eloszlása, a kéregmélység, valamint a nyomó- vagy húzó jellegű maradó feszültség mind befolyásolja a végeredményt.

Gördülő-csúszó érintkezésben az ismétlődő felszín alatti nyírási igénybevétel a névleges felület alatt repedéseket indíthat el. Ha a tényleges edzett mélység túl kicsi az alkalmazott feszültségmezőhöz képest, a repedések elérhetik a lágyabb átmeneti zónát, és felgyorsíthatják a kipattogzást. A nagyon kemény, de rideg felület szintén leválaszthat részecskéket, ha az érdességi csúcsok, a törmelék vagy a szélső terhelés helyi húzófeszültséget hoz létre. A visszamaradt ausztenit az üzemelés során átalakulhat, megváltoztatva a méreteket és a maradó feszültséget; ez a változás a termikus és mechanikai előzményektől függően egyaránt csökkentheti vagy növelheti a károsodást.

A nitridálás eltérő teherhordási profilt eredményez. A nitrogén intersztíciós keményítés és ötvözeti nitridképződés révén erősíti a diffúziós zónát, miközben a reakciót az acél összetétele és a technológiai potenciál határozza meg. Az edzett zóna gyakran sekélyebb, mint a cementált kéreg, bár gradiense és nyomó jellegű maradó feszültsége támogathatja a kifáradással szembeni ellenállást. A túl vastag vagy összefüggő vegyület-rétegek erős ütések vagy nagy Hertz-féle feszültség hatására megrepedhetnek vagy leválhatnak. A vékony, szabályozott vastagságú vegyület-réteg csökkentheti a tapadó kopást, teljesítménye azonban továbbra is függ az érdességtől, az ellenfelület anyagától és a kenéstől.

A ferrites nitrokarbonizálás rendszerint diffúziós zóna feletti vegyület-réteget hoz létre. A vegyület-réteg csúszás közben áldozati, kémiailag stabil felületként működhet, miközben a diffúziós zóna mechanikailag megtámasztja. Ha a réteg porózus, rosszul kötődik, vagy az érintkezéshez képest túl rideg, a kopási törmelék koptató harmadik testté válik. Ezért önmagában a rétegvastagság nem megfelelő elfogadási kritérium.

A kopásvizsgálatoknak reprodukálniuk kell az üzemi terhelési és érintkezési rendszert. Az egyetlen terhelésen és sebességen kapott, tárcsán végzett csapos kopásvizsgálat adatai alapján nem lehet kezeléseket rangsorolni gördülő érintkezés, oszcilláló mozgás vagy kent fogaskerék-kapcsolódás esetén. Az ISO 18203:2026 szabvány a láng-, indukciós, elektronnyalábos és lézeres edzéssel, továbbá karbonitridálással, cementálással és nitridálással kialakított felületedzett rétegekre vonatkozik; a rétegvastagság ellenőrzését támogatja, nem pedig egyetemes kopás-előrejelzést biztosít.

### Súrlódás és felületi kémia

A súrlódást az érdességi csúcsok nyírása, az adszorbeált filmek, a reakciófilmek, a kenőanyag-adalékok és a kopási törmelék határozza meg. A keménység számít, de csupán az egyik változó. Az érdesség megváltoztatja a tényleges érintkezési felületet és az érdességi csúcsok összehegedésének valószínűségét. A maradó feszültség módosítja a felületközeli alakváltozást és a repedésterjedést. A terhelés és a csúszási sebesség meghatározza, hogy az érintkezés határ-, vegyes vagy hidrodinamikai kenési állapotban marad-e.

A cementált martenzites felület kedvezően viselkedhet, ha polírozott, megeresztett szerkezetét hatékony kenőanyagfilm védi. A film felbomlásakor azonban a nagy keménység nem szünteti meg a tapadó anyagátvitelt vagy a berágódást. A karbidok, a visszamaradt ausztenit, az oxidfilmek és a megeresztési termékek megváltoztathatják azt, ahogyan az adalékok reagálnak a határfelületen.

A nitridált és nitrokarbonizált felületek gyakran mechanikai és kémiai úton egyaránt módosítják a súrlódást. A vegyület-rétegben található vasnitridok és vas-karbonitridek a megeresztett martenzittől eltérő módon nyíródhatnak, miközben a diffúziós zóna korlátozza a réteg alatti képlékeny megtámasztás tönkremenetelét. A porozitás visszatarthatja a kenőanyagot, ugyanakkor korrozív oldatot is csapdába ejthet, illetve részecskéket szabadíthat fel. A kenőanyag kémiája döntő jelentőségű: a kén-, foszfor- és cinktartalmú adalékok védő tribofilmeket képezhetnek, reakcióba léphetnek az ötvözőelemekkel, vagy víz jelenlétében felgyorsíthatják a korrozív kopást.

Ezért az ellenfelület anyagát pontosan meg kell adni. Az edzett acélból, öntöttvasból, kerámiából, polimerből és bevont ötvözetből készült felületek eltérő tapadási, koptató, hő- és kémiai feltételeket teremtenek. Egy adott ellenfelülettel szemben a súrlódást csökkentő kezelés egy másikkal szemben növelheti az anyagátadást vagy a harmadiktest-kopást.

### Korrózió, tribokorrózió és az ellenfelület hatásai

A korrózió és a kopás egymással kölcsönhatva, nem pedig egymástól független veszteségfolyamatokként hat. A csúszás eltávolítja az oxid- vagy reakciófilmeket, feltárja a friss fémet, és növeli az elektrokémiailag aktív felületet. A korrózió meglágyíthatja vagy érdesítheti a felületet, törmeléket képezhet, és felgyorsíthatja a későbbi koptatást. Ezt a kapcsolt folyamatot tribokorróziónak nevezik.

A nitridálást és a nitrokarbonizálást gyakran olyan esetekben választják, amikor a korróziós teljesítmény fontos, mivel a nitrogéntartalmú felületi rétegek és a vegyület-rétegek módosíthatják az elektrokémiai reakciókat. Ezek azonban nem biztosítanak automatikusan korrózióállóságot. A tűszúrásnyi átmenő hibák, pórusok, folytonossági hiányok, a köszörülési károsodás és az eltérő anyagú ellenfelülettel kialakított galvanikus érintkezés mind utat biztosíthat a lokális támadás számára. A vegyület-réteg az egyik területet védheti, miközben egy sérült terület gyorsan korrodál. A cementált martenzit viselkedése hasonlóképpen erősen függ az ötvözet kémiájától, a megeresztéstől, a felületi minőségtől, a kenőanyag szennyezettségétől és a kitettségi körülményektől; önmagában a szénben dús kéreg nem garantál korrózióállóságot.

Az ellenfelület anyaga és a környezet megfordíthatja a laboratóriumi rangsort. Száraz levegőben az acél ellenfelület oxidációs kopást okozhat, míg sóoldat filmeltávolítást, gödrösödést és felgyorsult anyagveszteséget idézhet elő. Az elektromos potenciál, az oldott oxigén, a kloridkoncentráció, a hőmérséklet, az érintkezési nyomás és a csúszási frekvencia mind befolyásolja az eredményt. A vizsgálatok során ezeket a feltételeket rögzíteni kell, és a párosítás mindkét tagját meg kell vizsgálni, mivel az anyagátadás és a galvanikus hatások a névlegesen nem kezelt ellenfelületet is a tönkremeneteli mechanizmus részévé tehetik.

Az ellenőrzésnek egyesítenie kell a keménységi profilok meghatározását a metallográfiai vizsgálattal, a vegyület-réteg vagy diffúziós zóna mérésével, az érdesség meghatározásával, a maradó feszültség értékelésével, valamint a kopási nyomok és a korróziós termékek vizsgálatával. Cementált és edzett kérgek esetében az ISO 2639:2002 szabvány a kéregmélység háromszorosánál mért 450 HV 1-nél kisebb keménységi feltételt alkalmazza az alkalmazhatóság meghatározására. Ez a keménységi kritérium segít a kéregmélység megállapításában, de nem méri a súrlódást, az érintkezési kifáradási élettartamot vagy a tribokorrózióval szembeni ellenállást. E tulajdonságok meghatározásához a tényleges terheléshez, kenéshez, ellenfelülethez és környezethez illesztett vizsgálatok szükségesek.

## Alakváltozás, maradó feszültség és folyamatirányítás

A kérgedzett alkatrész végső állapota a teljes termikus és kémiai ciklustól függ, nem pedig a rajzon feltüntetett hőkezelési megnevezéstől. A „cementált”, „nitridált” vagy „indukciósan edzett” megnevezés egy folyamatcsaládot ír le, de nem határozza meg a hevítési sebességet, a felületi kémiát, a fázisállapotot, az edzés intenzitását, a hűtés egyenletességét, a megeresztést vagy az így létrejövő feszültségi állapotot. Az ASM International meghatározása szerint a kérgedzés olyan vasalapú anyag kezelése, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a maghoz képest. A keménység ennek a kezelésnek csupán az egyik eredménye.

### Edzési alakváltozás és méretváltozás

A cementálás és a karbonitridálás rendszerint ausztenites kérget hoz létre, amelyet ezt követően martenzit képzése céljából edzenek. A nagy széntartalmú felület és a kisebb széntartalmú mag nem ugyanazon a hőmérsékleten és nem ugyanabban az időpontban alakul át. A martenzitképződés kitágítja az acélt, miközben az ausztenitesítési hőmérsékletről történő lehűlés termikus összehúzódást okoz. E változások versengése módosíthatja az átmérőt, a síklapúságot, a koncentrikusságot, a fogosztást és az egyenességet.

Egy cementált fogaskerékben például edzett perem alakulhat ki, miközben a mag még hűl és zsugorodik. Ha az egyik oldal gyorsabban hűl, mint a másik, az ebből eredő hőmérséklet-gradiens hajlást vagy ovalitást okoz. A hirtelen keresztmetszet-változásokat tartalmazó szakaszok, a zsákfuratok, a reteszhornyok, az éles sarkok és a megszakított felületek eltérő sebességgel hűlnek. Ezek a jellemzők mind az átalakulási alakváltozást, mind a feszültséget koncentrálják. Alakváltozás ezért akkor is bekövetkezhet, ha a kemence- és az edzési hőmérséklet látszólag megfelel az előírt értékeknek.

Az edzőközeget az acélminőséghez, a keresztmetszet méretéhez, a szükséges kéregszerkezethez és a megengedett méretváltozáshoz kell igazítani. Az olaj, a nyomás alatti gáz, a polimeroldat, a víz és a sóoldat eltérő hőelvonási sebességet, valamint a gőzfilm kialakulásának, az egyenetlen hűlésnek és a repedésnek eltérő kockázatát eredményezi. A kevésbé intenzív edzés csökkentheti az alakváltozást, de túl sok visszamaradt ausztenitet vagy elégtelen magátalakulást hagyhat maga után. Az intenzívebb edzés növelheti a martenzitképződést, ugyanakkor fokozza a termikus és átalakulási feszültségeket. A keverés, a töltetsűrűség, az alkatrész orientációja és az edzőközeg hőmérséklete legalább annyira fontos, mint az edzőközeg névleges megnevezése.

A nitridálás és a ferrites nitrokarbonálás rendszerint a kritikus hőmérséklet alatt zajlik, ezért nem igényli ugyanazt az ausztenitesítésből és edzésből álló ciklust, mint a cementálás. Méretváltozásuk általában kisebb, de nem nulla. A vegyületi réteg növekedése, a diffúziós zónában kialakuló alakváltozás, a korábbi megmunkálásból származó feszültség, valamint a hevítési és hűtési gradiensek továbbra is módosíthatják a kritikus méreteket. A lokalizált láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzés szintén érzékeny a pásztázási sebességre, a teljesítménysűrűségre, az átfedésre és a hőnek a nem hevített anyagba történő elvezetésére. Az ISO 18203:2026 az ilyen termikus módszerekkel, valamint a karbonitridálással, cementálással és nitridálással létrehozott felületedzett rétegekre is kiterjed; ezért a kéreg létrehozására alkalmazott módszert a mért réteggel együtt kell megadni.

Az előmegmunkálás olyan ráhagyást biztosít, amely kiszámítható utómegmunkálást tesz lehetővé, ahelyett hogy az alakváltozást utólag, találomra próbálnák eltávolítani. A bázisfelületekhez, furatokhoz és fogaskerékfogakhoz eltérő ráhagyásokra lehet szükség. Azokhoz az alkatrészekhez, amelyek hevítés vagy edzés közben nem tűrik a szabad elmozdulást, tüskék, támasztógyűrűk vagy sajtolóedzés alkalmazása válhat szükségessé. A befogókészülékeknek úgy kell megtartaniuk az alkatrészt, hogy ne akadályozzák a gázáramlást és ne hozzanak létre nagy hőelnyelőt. Az átalakulást korlátozó befogás egy irányban csökkentheti az elmozdulást, miközben olyan feszültséget tárol, amely köszörülés közben felszabadul.

### Maradó feszültség és repedésképződés

A maradó feszültség az a belső feszültség, amely a külső terhelés és a hőmérséklet-gradiens megszűnése után is fennmarad. A kérgedzés kedvező nyomófeszültséget hozhat létre a felületen, különösen akkor, ha a kemény martenzites kéreg a kevésbé átalakult mag ellenében kitágul. A felületi nyomófeszültség ellensúlyozhatja az érintkezési terhelés vagy a ciklikus hajlítás által keltett húzófeszültségeket. Ez azonban csak akkor előnyös, ha nagysága, mélysége és egyenletessége szabályozott.

A nem szabályozott feszültség ettől eltérő jelenség. A köszörült felületen, cementált sarokban, dekarbonizált folton vagy éles geometrián kialakuló maradó húzófeszültség elősegítheti a repedésindulást. Köszörülési égésnyomok, túlzott anyagleválasztás, megeresztetlen martenzit, túl nagy vegyületiréteg-vastagság és az edzés egyenetlensége egyaránt helyi húzófeszültséget hozhat létre. Repedés akkor is elindulhat egy feszültséggyűjtő helyen, ha a kéreg átlagos keménysége megfelel a rajzi követelménynek.

A megeresztés csökkenti az edzés után kialakult martenzit ridegségét, és lehetővé teszi az átalakulási feszültségek egy részének leépülését. Az edzést követően, az előírt időn belül és az acélhoz, valamint a kívánt tulajdonságokhoz megfelelő hőmérsékleten kell végrehajtani. A késleltetett megeresztés nem ártalmatlan ütemezési döntés, hanem elégtelen folyamatirányítás. Nitridált és nitrokarbonált alkatrészeknél az utóoxidáció vagy más befejező műveletek módosíthatják a felületi kémiát és a súrlódási viselkedést, miközben a köszörülés eltávolíthatja a diffúziós zóna egy részét, illetve megváltoztathatja annak feszültségprofilját.

Az ellenőrzésnek a felületi keménység egyetlen értékénél többre kell kiterjednie. A kéregmélység, a magkéménység, a visszamaradt ausztenit, a karbid- vagy nitrideloszlás, a vegyületi réteg vastagsága, az alakváltozás és a feszültség egyaránt befolyásolhatja az üzemi viselkedést. Az ISO 2639:2002 a cementált és edzett kéregmélységgel foglalkozik, és az alkalmazhatóság meghatározásához olyan feltételt alkalmaz, amely szerint a keménység a kéregmélység háromszorosánál kisebb, mint 450 HV 1. Az ISO 18203:2026 szélesebb keretet biztosít a termikus és termokémiai módszerekkel létrehozott rétegek méréséhez. A metallográfiai csiszolatokat, a keménységprofilokat, a koordinátamérést és – ahol előírás – a maradó feszültség röntgendiffrakciós mérését a funkcionális felületekhez és a kritikus irányokhoz kell kapcsolni.

### Atmoszféra, hőmérséklet, idő és befogás

Az atmoszféra szabályozása határozza meg, hogy mi kerülhet be az acélba, illetve mi távolítható el belőle. Cementáláskor a karbonpotenciál szabályozza a felületen fellépő kémiai hajtóerőt. A túl alacsony karbonpotenciál elégtelen széndúsulást eredményez; a túl magas pedig túlzott karbidképződést, koromképződést vagy nem kívánt szénkoncentráció-gradienst okozhat. A kemence hőmérsékletének és karbonpotenciáljának a teljes tölteten belül egyenletesnek kell maradnia, nem csupán egyetlen szabályozó termoelem helyén. A szonda kalibrálása, a gázáramlás, a töltet elrendezése és az ajtó tömítetlensége egyaránt módosíthatja a tényleges kérget.

A nitridálás és a nitrokarbonálás az ammónia disszociációjának, a nitrogénpotenciálnak, a széntartalmú gázok hozzáadásának, a hidrogéntartalomnak és a kemence keringetésének szabályozását igényli. A karbonitridálás szenet és nitrogént juttat az ausztenitbe, és a martenzites keményítéshez rendszerint edzésre támaszkodik. A nitrokarbonálás szenet és nitrogént juttat a ferritbe a kritikus hőmérséklet alatt, diffúziós zónát és gyakran vas–szén–nitrogén vegyületi réteget hozva létre. E ciklusoknak a cementálással felcserélhetőként való kezelése elfedi eltérő átalakulási feszültségeiket és méretváltozási hatásaikat.

A hevítés egyenletessége ugyancsak fontos. Egy vastag agy és egy vékony perem eltérő időpontban érheti el a beállított értéket; az együttes behelyezésük nem teszi hőmérsékleti előtörténetüket azonossá. A hőmérsékleten töltött idő szabályozza a diffúziót, a szemcsenövekedést, a vegyületi réteg kialakulását és az átalakulás mértékét. A túl hosszú idő növelheti az alakváltozást vagy a nem kívánt fázisarányokat anélkül, hogy megoldaná a nem megfelelő atmoszféra problémáját. A termoelemek, a töltetvizsgálatok, a kemence-egyenletességi vizsgálatok és a rögzített ciklusadatok bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy az alkatrészek milyen hatásoknak voltak kitéve.

A maszkolás védi azokat a felületeket, amelyeknek lágyaknak, megmunkálhatóknak vagy méretstabilaknak kell maradniuk. A rézbevonat, a stop-off anyagok, a mechanikus árnyékolók és a szelektív befogás korlátozhatják a kémiai behatást, a maszkolás szélei azonban hirtelen kéregátmeneteket és helyi feszültséggyűjtő helyeket hozhatnak létre. Ezeket az átmeneteket ellenőrizni kell.

#### Folyamatszabályozási sorrend

1. **Megmunkálás** Megfelelő ráhagyásokat kell hagyni a kezeléshez és a végső megmunkáláshoz.
2. **Tisztítás és befogás** El kell távolítani a káros maradványokat, és az alkatrészt következetesen kell elhelyezni.
3. **Atmoszféra és hőmérséklet** Ellenőrizni kell a kemence kémiáját, hőmérsékletét és egyenletességét.
4. **Edzés vagy hűtés** Az acélhoz és a geometriához megfelelő feltételeket kell alkalmazni.
5. **Megeresztés és végső megmunkálás** Haladéktalanul meg kell ereszteni, majd túlmelegítés és a szükséges réteg eltávolítása nélkül kell elvégezni a végső megmunkálást.
6. **Ellenőrzés** Ellenőrizni kell a méreteket, a keménységi profilt, a mikroszerkezetet és az egyéb előírt tulajdonságokat.

Ezért szabályozott sorrend szükséges: az alkatrészt megfelelő ráhagyásokkal kell megmunkálni, szükség esetén el kell távolítani a korábbi káros feszültséget, következetesen meg kell tisztítani és be kell fogni, ellenőrizni kell az atmoszférát és a hőmérsékletet, az acélhoz és a geometriához kell megválasztani az edzést, haladéktalanul meg kell ereszteni, majd a kérget túlmelegítés nélkül készre kell köszörülni vagy honolni. A végső méretellenőrzést össze kell kapcsolni a kéregmélység és a mikroszerkezet ellenőrzésével. A hőkezelés megnevezése csupán címke; a mért termikus, kémiai, geometriai és feszültségtörténet maga a tényleges folyamat.

## Hogyan kell meghatározni a kéregedzési kezelést?

**A specifikáció minimális tartalma**

Anyag

Teljes szabványos megnevezés és anyagminőség

Kezdeti állapot

Szállítási állapot és a kiindulási keménység, ha releváns

Kezelési útvonal

A diffundáló elem vagy a helyi hevítés módszere

Kéregmeghatározás

Hatásos mélység, teljes mélység, vegyületiréteg vagy diffúziós zóna

Keménység

Skála, terhelés, hely és elfogadási tartomány

Ellenőrzés

Alkalmazandó szabvány, mintavételi terv és ellenőrzési feljegyzések

A „kéregedzett” nem mérhető követelmény. Az ASM International meghatározása szerint a kéregedzés olyan vastartalmú anyag kezelése, amelynek során a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a maghoz képest. Ez a meghatározás több különböző, eltérő kémiájú, átalakulási mechanizmusú, mikroszerkezetű, feszültségállapotú és ellenőrzési módszerű eljárást foglal magában. Egy használható előírásnak ezért meg kell határoznia az acélt, annak kiinduló állapotát, a kezelési eljárást és az igazolandó eredményt.

### Az acélminőség és a kiinduló állapot

Az acélt a teljes szabványos megnevezésével kell megadni, nem pedig kereskedelmi megnevezéssel vagy olyan informális kifejezéssel, mint például „kéregedző acél”. Az előírásnak azonosítania kell az alkalmazandó szabványt és az acélminőséget, például EN 10084 16MnCr5, EN 10084 20MnCr5, EN 10084 18CrNiMo7-6 vagy ASTM A-29/A-29M 8620 minőség, amennyiben ez a megnevezés vonatkozik a szállított anyagra. Ha az alkatrészrajz eltérő nemzeti megnevezést használ, az egyenértékűséget kifejezetten meg kell adni, és nem szabad abból kiindulni, hogy a hasonló számok azonos kémiai összetételt jelentenek.

A kiinduló hőkezelési állapotot szintén fel kell venni a követelménybe. Meg kell adni, hogy az alkatrészt hengerelt, normalizált, lágyított, gömbösített lágyítással kezelt, edzett és megeresztett vagy más, meghatározott állapotban szállítják-e. A kiinduló keménységtartományt is meg kell adni, ha az hatással van a forgácsolhatóságra, a kezelésre adott válaszra vagy a mag tulajdonságaira. A lágyított 16MnCr5 acélra alkalmazott cementálási ciklust nem ugyanúgy kell meghatározni, mint az edzett és megeresztett 42CrMo4 acélon végzett indukciós edzést.

Az eljárásnak azonosítania kell a diffundáló elemet és az átalakulás módját. A cementálás szenet juttat az alacsonyabb széntartalmú belső részbe, ezáltal nagy széntartalmú felületet hoz létre, amelyet rendszerint ausztenitesítéssel és edzéssel keményítenek. A karbonitridálás során szén és nitrogén egyaránt bejut az ausztenitbe, és rendszerint martenzites kéreg alakul ki. A nitridálás és a nitrokarbonizálás a kritikus hőmérséklet alatt megy végbe, ahol a nitrogén, illetve a nitrogén és a szén ausztenitesítés és edzés nélküli, ferritben végbemenő diffúzióval jut az anyagba. A boridálás és a kromizálás a hagyományos, cementálással létrehozott martenzites kéreg helyett boridokat, illetve karbidokkal vagy krómmal dúsított felületi tartományokat hoz létre.

A helyi hőkezeléseket külön kell leírni. Az ISO 18203:2026 a láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres edzéssel, valamint a karbonitridálással, cementálással és nitridálással létrehozott felületkeményített rétegekre vonatkozik. Hőkezelési eljárás esetén meg kell adni a hevítési módszert, adott esetben a frekvenciát vagy a bevitt energiát, az ausztenitesítési vagy felületi hőmérsékletet, a hevítési időt vagy a pásztázási sebességet, az edzőközeget és a megeresztést. A hőkezelési eljárás a meglévő felületi összetételt keményíti; nem feltétlenül juttat szenet vagy nitrogént az anyagba.

### A szükséges kéregmélység- és keménység-meghatározások

Meg kell adni, hogy a követelmény a teljes keményített rétegvastagságra, az effektív kéregmélységre vagy más, meghatározott mélységre vonatkozik-e. Ezek a fogalmak nem felcserélhetők. Cementált és edzett acél esetén az effektív kéregmélységet általában keménységprofil alapján határozzák meg: ez az a mélység, ahol a keménység a megadott határértékre, gyakran 550 HV értékre csökken, bár a határértéket mindig az alkalmazandó szabványnak, rajznak vagy vevői követelménynek kell rögzítenie. A teljes kéregmélység ezzel szemben metallográfiailag is meghatározható, például egy meghatározott mikroszerkezeti határig mért mélységként. Nitridált és nitrokarbonizált alkatrészeknél meg kell különböztetni a vegyületi réteget a diffúziós zónától, és meg kell adni, hogy a jelentett mélység tartalmazza-e e régiók valamelyikét.

Az ISO 2639:2002 kifejezetten a cementált és edzett acél effektív kéregmélységének meghatározására és igazolására alkalmazható. Alkalmazhatóságának megadott feltétele, hogy a keménység a kéregmélység háromszorosánál 450 HV 1 értéknél kisebb legyen. Ezt a feltételt nem szabad hallgatólagosan átvinni nitridált, nitrokarbonizált, boridált vagy termikusan keményített alkatrészekre. Ha az eljárás az ISO 2639:2002 alkalmazási körébe tartozik, akkor erre a szabványra kell hivatkozni, és meg kell adni a keménységi kritériumot, a keménységskálát, a vizsgálóerőt, a mérési irányt és a nullpont helyét. A „effektív kéregmélység: 0,8 mm” megadás önmagában hiányos, kivéve, ha az előírás például azt is rögzíti, hogy „550 HV 1 értékig, a kész felülettől mérve”.

Az ISO 18203:2026 szélesebb keretet biztosít a termikus és termokémiai módszerekkel létrehozott felületkeményített rétegek vastagságának meghatározásához. Erre kell hivatkozni, ha a követelmény indukciós, láng-, elektronsugaras vagy lézeres edzésre, cementálásra, karbonitridálásra vagy nitridálásra vonatkozik, és meg kell jelölni a rétegvastagság kiszámításához használt módszert. A megadott mélységnek a kész funkcionális felülethez kell kapcsolódnia, nem csupán a kezelt felülethez, amelyet később még leköszörülnek. Ha az anyaglevétel megengedett, meg kell adni a ráhagyást és a végső megmunkálás után előírt mélységet.

A keménységet a keménységskálával és a terheléssel együtt kell meghatározni. Adott esetben HV 1, HV 0.5, HRC vagy más elfogadott skálát kell megadni a vizsgálóerővel együtt; a „60-as keménység” műszakilag értelmezhetetlen. Meg kell adni a mérési helyet, például az osztóátmérőt, a fogoldalt, a fogtő sugarát, a csapágyüléket vagy a kezelt felületre merőlegesen vett keresztmetszetet. Rögzíteni kell, hogy a követelmény minimumérték, tartomány vagy maximális és minimális értékekkel meghatározott keménységprofil-e. Egyetlen felületi mérés nem igazolhatja a kéregmélységet, a mag szilárdságát vagy az alkatrész körüli egyenletességet.

A magra vonatkozó követelményeket el kell különíteni a kéregre vonatkozó követelményektől. Meg kell adni a mag keménységét, szükség esetén a szakító- vagy folyáshatár-jellemzőket, valamint a megengedett mikroszerkezetet. Egy cementált fogaskeréknél előírható martenzites kéreg, szabályozott maradó ausztenit, korlátozott karbidhálózat és megeresztett martenzites mag. Egy nitridált alkatrésznél ezzel szemben a vegyületi réteg vastagságára és folytonosságára vonatkozó határértékek lehetnek szükségesek, nem pedig edzett martenzites szerkezet. Ezek a megkülönböztetések megakadályozzák, hogy egy folyamatigazolást pusztán azért fogadjanak el, mert egyetlen felületi benyomat megfelel egy keménységi számnak.

### Elfogadási kritériumok és jelentéskészítés

Az előírásnak meg kell határoznia a mintavételi tervet, az ellenőrzési helyeket, a vizsgálati keresztmetszetet és az ellenőrzés időpontját. Meg kell adni, hogy a keménységet a végső köszörülés előtt vagy után mérik-e, hogyan kell előkészíteni a vizsgálati felületeket, és hogyan kell figyelembe venni az eltávolított anyagot. A kéregmélység igazolásához keménységprofilt kell előírni, a felülettől a mag irányába, meghatározott lépésközönként végzett mérésekkel. A jelentésben minden mérési értéket rögzíteni kell, vagy meg kell adni a teljes profilt, nem csupán a belőle számított mélységet.

A metallográfiai követelményekben meg kell nevezni a vizsgálandó keresztmetszetet és jellemzőket. A kezeléstől függően jelenteni kell a kéreg és a mag mikroszerkezetét, a martenzit morfológiáját, a maradó ausztenitet, a karbidokat, a nitrideket, a vegyületi réteget, a diffúziós zónát, a dekarbonizációt, az oxidációt, a repedéseket és a túlzott szemcsedurvulást. A nitalos maratás feltárhatja a cementált martenzites kérget, míg a nitridált és nitrokarbonizált rétegekhez gyakran a vegyületi réteghez és a diffúziós zónához megfelelő vizsgálati módszer szükséges. Az elfogadási határértékeket rögzíteni kell, nem szabad azokat az ellenőr személyes értelmezésére bízni.

A méret- és felületi követelmények szintén szükségesek. Meg kell adni a körfutásra, köralakra, fogprofilra, fogvezetésre, síklapúságra vagy más funkcionális geometriára vonatkozó alakváltozási határértékeket, valamint a kezelés utáni megmunkálás korlátait. Rögzíteni kell a megengedett köszörülési égetést, edzési repedéseket, lágy foltokat, reveképződést, szemcsehatár-oxidációt és felületi érdességet. A maradó feszültség nem következtethető ki a keménységből; ha hatással van a kifáradásra, a kopásra, a súrlódásra vagy a tribokorrózióra, meg kell adni a mérési módszerét és helyét.

Végül elő kell írni egy olyan jelentést, amely azonosítja a kemencében vagy berendezésben alkalmazott ciklust, az atmoszféra vagy a gáz keverékének kémiáját, a hőmérsékleteket, az időtartamokat, az edzési és megeresztési feltételeket, a tétel nyomonkövethetőségét, a keménységi eredményeket, a kéregmélység-meghatározás módszerét, a metallográfiai eredményeket és a méretellenőrzést. A dokumentumban meg kell nevezni az alkalmazandó szabványt — ISO 18203:2026, ISO 2639:2002 vagy más megnevezett módszert —, valamint a vevő által meghatározott eltéréseket. E részletek nélkül a „kéregedzett” csupán szándékot ír le, nem pedig elfogadási kritériumot.

## A kéregkeményítési eljárások összehasonlító döntési keretrendszere

Az ASM International meghatározása szerint a kéregkeményítés olyan vastartalmú anyag kezelése, amelynek eredményeként a felületi réteg, vagyis a kéreg, lényegesen keményebbé válik a maganyagnál. Ez a meghatározás egy eredményt ír le, nem pedig egyetlen kemenceciklust. A kezelési eljárás kiválasztását a szükséges felületi és magtulajdonságok, az acélminőség és annak előzetes állapota, az alkatrész geometriája, a gyártási folyamat, valamint az eredmény igazolására alkalmazott mérési szabvány határozza meg.

Az első döntés az, hogy szükséges-e a felület összetételének megváltoztatása. A cementálás, a karbonitridálás, a nitridálás, a nitrokarbonizálás, a cianidálás, a bóridálás és a kromizálás szenet, nitrogént, bórt vagy krómot juttat a felületbe. Ezzel szemben a lángedzés, az indukciós edzés, az elektronsugaras edzés és a lézeres edzés lokalizált hevítéssel és hűtéssel a meglévő acélösszetételt alakítja át. Az ISO 18203:2026 szabvány kiterjed az ilyen termikus eljárásokkal, valamint cementálással, karbonitridálással és nitridálással előállított felületedzett rétegekre.

### Mikor célszerű elvileg a cementálás vagy a karbonitridálás?

A cementálás elvileg akkor célszerű, ha az alkatrésznek kemény, kopásálló martenzites felületre van szüksége szívós, kisebb széntartalmú belső réteg felett. Az eljárás nagy széntartalmú felületet alakít ki kis széntartalmú mag felett. A dúsított réteget általában ausztenitesítik és edzik, aminek eredményeként a felületen nagy széntartalmú martenzit, a magban pedig kisebb széntartalmú, szívósabb átalakulási szerkezet alakul ki. Ezután megeresztéssel állítják be a keménységet, a szívósságot és a méretstabilitást.

Ez az eljárás olyan alkatrészekhez illik, amelyek üzemi terhelése a felületen fellépő érintkezési feszültséget a testben jelentkező hajlító- vagy ütőterheléssel egyesíti. A fogaskerekek, tengelyek, csapok és hasonló alkatrészek gyakran igénylik ezt a tulajdonsággradienst, a döntés azonban nem hozható meg kizárólag az alkatrész megnevezése alapján. A cementált kéreg maradó ausztenitet, karbidokat vagy olyan széngradienst tartalmazhat, amely befolyásolja a repedésképződést, a méretváltozást, a gördülő érintkezéssel szembeni viselkedést és a kifáradást. Ezért a szükséges kéregmélységet a magkeménységgel és a mag mikroszerkezetével együtt kell meghatározni, nem pedig önmagában felületi keménységi számként.

A karbonitridálás szenet és nitrogént juttat az ausztenitbe, és rendszerint martenzites, edzett kérget hoz létre az edzés után. A cementáláshoz képest a folyamatablak és a kéregszerkezet úgy választható meg, hogy viszonylag sekély dúsított réteg jöjjön létre, miközben a nitrogén befolyásolja az edzhetőséget és a felület reakcióját. Elvileg akkor hasznos, amikor a geometria vagy a gyártási folyamat sekélyebb termokémiai kérget részesít előnyben, és az edzésből származó alakváltozás kezelhető mértékű marad. A cianidálás szintén szenet és nitrogént juttat a felületbe, történetileg cianidtartalmú sófürdős eljárások révén. Összehasonlításban való szerepeltetése indokolt, kiválasztása azonban a szabályozott kémiától, a környezetvédelmi biztonsági intézkedésektől, a fürdő üzemeltetésétől és a kívánt kéregállapottól függ; nem tekinthető a korszerű karbonitridálással felcserélhetőnek.

Mind a cementálás, mind a karbonitridálás átalakulással járó ciklust jelent. Az ausztenitesítés, az edzés és a megeresztés létrehozza a kérget, ugyanakkor ezek okozzák az alakváltozás és a maradó feszültség fő forrásait is. A vékony keresztmetszetek, az éles átmenetek, a furatok és az aszimmetrikus alakok különös figyelmet igényelnek az edzés intenzitásának és a befogószerkezet kialakításának tekintetében.

### Mikor célszerű elvileg a nitridálás vagy a nitrokarbonizálás?

A nitridálás akkor célszerű, ha kemény, nitrogéntartalmú felületre van szükség a teljes cementálási és edzési ciklus nélkül. A nitrogén a kritikus hőmérséklet alatt a ferritbe diffundál, ötvözött nitrideket és diffúziós zónát képezve; az acél kémiai összetételétől és a folyamat szabályozásától függően a felületen vegyületiréteg is kialakulhat. A krómot, molibdént, alumíniumot vagy vanádiumot tartalmazó nitridáló acélok stabil ötvözöttnit-id-képződés révén reagálhatnak, míg a közönséges szénacélok nem biztosítják ugyanezt a kiválási reakciót.

Mivel a kezelés a kritikus hőmérséklet alatt történik, a mag nem megy keresztül a cementálással összefüggő ausztenites átalakuláson. Ez csökkentheti az edzéshez kapcsolódó alakváltozást, bár a növekedés, a már meglévő feszültségek, a megmunkálás előzményei, valamint a rideg vagy túlzottan vastag vegyületirétegek kialakulása továbbra is befolyásolja a méretpontosságot és az élettartamot. A nitridálás ezért elvileg olyan alkatrészekhez illik, amelyeket már edzettek és megeresztettek, és amelyeknek kemény felületre van szükségük a magtulajdonságok megtartása mellett.

A nitrokarbonizálás szintén szenet és nitrogént diffundáltat a ferritbe a kritikus hőmérséklet alatt. Alapvetően különbözik a hasonló elnevezésű karbonitridálástól: a karbonitridálás az ausztenitet dúsítja, és rendszerint martenzitképződésre támaszkodik, míg a nitrokarbonizálás ferrites diffúziós zónát hoz létre, és vas–szén–nitrogén vegyületiréteget is képezhet. A ferrites nitrokarbonizálást akkor választják, amikor a kopás, a súrlódás, a berágódás vagy a tribokorrózió szempontjából e felületi architektúra a meghatározó, nem pedig a mély martenzites kéreg. A vegyületiréteget összetétel, vastagság, porozitás és folytonosság szerint kell meghatározni; a vastagabb réteg nem automatikusan jobb réteg.

A bóridálás és a kromizálás eltérő összetételi logikát követ. A bóridálás kemény bóridfázisokat hoz létre, míg a kromizálás krómot juttat a felületbe, és krómban gazdag fázisokat vagy vegyületeket képezhet. Mindkét eljárás módosíthatja a koptató igénybevétellel, a súrlódással és a korrózióval szembeni viselkedést, de a lényeges kérdés az, hogy a létrejövő fázisszerkezet, tapadás, mélység és maradó feszültség megfelel-e az üzemi feltételeknek. A névleges felületi keménységből nem következik univerzális rangsor.

### Mikor célszerű elvileg a lokalizált termikus edzés?

A lokalizált termikus edzés akkor célszerű, ha az acél már rendelkezik a szükséges széntartalommal, és csak kijelölt felületeket kell edzeni. A lángedzés, az indukciós edzés, az elektronsugaras edzés és a lézeres edzés a szabályozott zónát az ausztenites tartományba hevíti, majd önedzés vagy alkalmazott hűtés következik. Az edzett réteg ezért az eredeti acél átalakult tartománya, nem pedig kémiailag dúsított kéreg.

Ez a megközelítés lehetővé teheti egy lágyabb, szívósabb mag megőrzését, és elkerülhetővé teheti az olyan felületek kezelését, amelyek nem viselik az érintkezési vagy kopási terhelést. Különösen érzékeny a geometriára: a pásztázás iránya, a sarkok, az átmérőváltozások, a falvastagság, a hőelvonás és a hőforrás hozzáférhetősége határozza meg az edzett zóna mélységét és folytonosságát. Az indukciós edzés programozott tekercsmintát követhet; a lézeres és elektronsugaras eljárások szűkebben lokalizálhatják az energiát; a lángedzés erősen függ az égő mozgatásától és a hőmérlegtől. Ezek a különbségek befolyásolják a maradó feszültséget, az átfedési nyomokat, a lágy foltokat és az alakváltozást.

Az igazolásnak összhangban kell állnia az eljárással és a meghatározott tulajdonsággal. Az ISO 18203:2026 keretet biztosít a termikus és termokémiai kezelésekkel előállított felületedzett rétegek vastagságának méréséhez. Cementált és edzett kérgek esetében az ISO 2639:2002 a 450 HV 1-nél kisebb keménységi kritériumot alkalmazza a kéregmélység háromszorosánál annak meghatározására, hogy a módszer alkalmazható-e. Az érvényes specifikációnak meg kell határoznia a keménységi skálát és a terhelést, a mérési pászta irányát, a hatásos vagy teljes kéregmélység definícióját, a mintavétel helyét és az elfogadási határértékeket. Metallográfiai vizsgálatra lehet szükség a martenzit, a maradó ausztenit, a karbidok, a nitridek, a bóridok, a krómban gazdag fázisok és a vegyületirétegek megkülönböztetéséhez, mivel ezek pusztán keménységméréssel nem azonosíthatók.

A helyes választást a kívánt felületi és magállapot határozza meg, nem az eljárások általános rangsora.
| Eljáráscsoport | Mechanizmus | Jellemző kéregszerkezet | A specifikáció fő hangsúlya |
|---|---|---|---|
| Cementálás és karbonitridálás | Az ausztenit dúsítása, majd edzés | Martenzites kéreg és átmenet a magba | Hatásos mélység, magszerkezet, visszamaradt ausztenit |
| Nitridálás és nitrokarbonizálás | Diffúzió a ferritbe a kritikus hőmérséklet alatt | Diffúziós zóna, esetleges vegyületiréteggel | A rétegek elkülönítése, fázisegyensúly és keménységi profil |
| Cianidálás | Szén és nitrogén bevitele sóalapú eljárással | Sekély, dúsított martenzites kéreg | Fürdőkémia, biztonsági szabályozás és keményített mélység |
| Bóridálás és krómizálás | Bóridos vagy krómtartalmú tartományok kialakítása | Reakciós vagy diffúziós réteg | Fázisösszetétel, tapadás és ridegség |
| Láng-, indukciós, elektronsugaras és lézeres keményítés | Helyi ausztenitesítés és átalakulás | Átalakult martenzites zóna | Hevítési minta, átmeneti mélység és alakváltozás |

A kezelést ahhoz a meghatározott felületi és magállapothoz kell igazítani, amely az acélból és az üzemi körülményekhez a szükséges módon előállítható és ellenőrizhető. Strong evidence

A semleges összehasonlítás a mechanizmusból következik. A cementálás és a karbonitridálás szenet, illetve szenet és nitrogént ad az ausztenithez, és általában edzett martenzites kérget hoz létre; a nitridálás és a nitrokarbonizálás nitrogént, illetve nitrogént és szenet juttat be a kritikus hőmérséklet alatt, és diffúziós zónákat képezhet vegyületirétegekkel; a cianidálás sófürdős eljárással egyesíti a szén és a nitrogén bevitelét; a bóridálás és a kromizálás kémiailag eltérő, bóridot, illetve krómot tartalmazó felületi tartományokat hoz létre; a lángedzés, az indukciós edzés, az elektronsugaras edzés és a lézeres edzés pedig helyileg alakítja át a meglévő acélt. Következésképpen eltérnek a hőmérsékleti tartományaik, a kéregszerkezetük, a mag reakciója, az alakváltozási kockázataik, a geometriai korlátaik és az igazolási eljárásaik. A helyes mérnöki kérdés nem az, hogy melyik módszer a „legjobb”, hanem az, hogy az adott acél és üzemi körülmények számára melyik meghatározott felület–mag állapot állítható elő és igazolható.

 **A kéregkeményítés áttekintése**

Alapkövetelmény

Szívósabb, sérüléstűrő belső rész

Felületi követelmény

A magénál nagyobb keménység

Kulcsfontosságú ellenőrzés

Keménységi profil, mikroszerkezet, alakváltozás és maradó feszültség

Elsődleges mérési szabványok

ISO 2639:2002 és ISO 18203:2026

 [Vissza Hőkezelés](/hu/wiki/hőkezelés "Hőkezelés — Steel Wiki")